鈴木・阿子島（１９８７）は山形盆地北部の村山市大高根付近において完新世に活動したことを示す断層露頭を報告し、この断層が横ズレ成分をもつ可能性を指摘した。小松原（１９９７）は山形盆地の構造運動が西に偏った沈降運動を示していることから、この地域において従来活動度Ｂ級（平均変位速度が０．１〜１．０ｍ／１，０００年）とされている断層帯は盆地の沈降も含めて考えた場合には活動度がＡ級とされる可能性があることを示唆した。

山野井（１９８５）、山野井・他（１９８６）では、盆地北部の村山市を流れる樽石川にみられる断層や地質構造から湯の沢断層の存在を指摘し、断層の活動時期について考察している。また、寒河江市州崎の地質・地形状況から寒河江市高瀬山の東側に沖積低地を段丘化させる断層活動があった可能性を示している。

山形盆地の空中写真判読では、北部地域において従来の報告と異なる部分がみられた。これは、大石田町横山付近の沖積低地にみられる低崖、村山市富並から白鳥にかけての山地と段丘面の境界とほぼ一致する活断層線、河北町箕輪付近の沖積低地及び沖積低地と山地の境界をなす活断層線である。北部地域では段丘面の発達がよいため、変位の累積性などが明瞭であるが、断層が雁行・並列する部分が多い。南部地域では、北部に比較すると、段丘面の段丘化が進んでいない地域が多いため、活断層線は、山地と沖積地あるいは低位段丘面との境界付近に観察される。

山形盆地断層帯では、南部の山形市村木沢で反射法探査が行われた。このうち測線Ａでは、深度３００ｍまで比較的連続の良い反射面が確認され、最大深度８００ｍまで反射面の連続を確認できる（図２−３−１）。表層から深度３００ｍまでは、反射面が幅５００ｍ程度の幅をもつ褶曲構造を示しているように見られるが、明瞭な反射面の不連続は認められない。また、探査区間の東側では深度９００ｍまで反射面が連続するのに対し、探査区間西側では反射面は深度５００ｍ程度までしか連続しない。このことは、地下３００〜８００ｍに分布する地層が東に向かって急激に地層層厚、及び下限深度を増しているものと考えられる。

Ｂの反射断面を図２−３−２に示す。測線Ｂでは、深度５００〜６００ｍ付近まで反射面の連続が確認され、探査区間西側では、測線Ａと同様、４００〜５００ｍの幅をもつ背斜構造が確認された。また、さらに深部では背斜構造は見られず、東傾斜の構造が確認された。探査区間東側では、深度２００〜３００ｍまでは、褶曲構造は全く見られず、わずかに東に傾斜した構造がみられる。これより深部の２００〜６００ｍは、明瞭な反射面の連続が確認され、背斜構造が確認された。また測線Ｂでは、反射面の連続しない不連続線が２条確認された。このうち東側のものは、断層西側に見られる褶曲した地層の連続を反射速度の違いから西側の不連続面に比較すると大きな食い違い量を持たない可能性がある。従ってこの地域の断層活動は西上がりの逆断層であるが、その角度は深部で低角化する可能性がある。また、その活動はＢ測線に現れる断層面に代表され、西側山地には中新世の地層に大きな落差を持たせる断層が存在する可能性は少ない。

Ａ、Ｂ測線に現れる断層上盤側の褶曲構造は探査範囲において５００ｍ程度の幅をもって繰り返しており、この地域における構造運動が東西性の圧縮を伴っており、これが新しい時代まで連続していた可能性も考えられる。