北上断層帯と花巻断層帯の調査地域には、図２−３に示すように、先第三系基盤岩類、新第三系中新統の飯岡層、猪去沢層、猪去沢層男助部層、第四系の志波層、松林寺礫層、川崎山層、崖錐堆積物、沖積層から構成される。調査地域内の地質分布は図２−４に示すように、猪去沢層、志波層がほぼ南北の走向で東急傾斜を示し帯状に分布している。一方、この西側の山地内ではほぼ水平な地質構造となっており、猪去沢層が広く分布している。

滝名川と葛丸川とに挟まれた地区では志波層が直接、飯岡層と接している。

調査地域内の地質構造は西側が隆起した撓曲構造と逆断層が特徴的であり、この撓曲構造は地形的な奥羽山脈の東縁に一致し、辻村（１９３２）、金子（１９５５）などによって盛岡構造線あるいは盛岡断層と呼ばれている。新編日本の活断層（１９９１）はこの地域について、空中写真判読を主体とした調査を行い南昌山断層、上平断層群、江釣子山南断層、横森山断層、荒屋−下村、古館断層、法量野−浦沢、鉢森山東、細野北方断層を記載している。これらは弧状を描き並走する。渡辺（１９８９）は並行する断層群のうちで山地側の断層には最新の活動が認められず、もっとも平野側のものが最終氷期後半以降に活動していると考えている。

雫石盆地は南北２０ｋｍ、東西幅５ｋｍ で奥羽山脈の中の小盆地であり、雫石盆地西縁断層帯は同盆地の西縁に位置する。盆地の北部は沖積低地を主体とするが、盆地の南部は標高７００〜８００ｍ前後の丘陵を主体とする。盆地の北には岩手火山、北西には高倉火山、小高倉火山が位置し、盆地内には岩手火山起源の火山泥流が流下している。全体的に南北方向に延びる地形配列をなし、葛根田川と南川などの河川によって排水され、水系はすべて北上川水系に属する。

雫石盆地西縁断層帯の調査地域には、図２−４に示すように、第三系中新統の小志戸前沢層、山津田層、猪去沢層男助部層、鮮新統の舛沢層、第四系の玉川溶結凝灰岩、段丘堆積物、地すべり堆積物、崖錐堆積物、沖積層から構成される。

雫石盆地の西縁には新編日本の活断層（１９９１）によって西根断層群、桑原断層が示されている。また、北村（１９８６）は鶯宿岩沢断層と呼び、西側の奥羽脊粱山脈の隆起帯を構成する海成中新統と東側の男助層、舛沢層とを境するとしている。