桜川中流域では、約2万4千年前まで筑波山西麓近くを流れていた古鬼怒川が形成した、広大な桜川低地が発達する。

沼田地区の河岸や河床では、古鬼怒川が上流の日光連山からもたらした泥岩、安山岩や石英斑岩などの円礫が広く分布する。

さらに、山木地区の河岸や河床では、約13～12万年前の古東京湾形成時のカキ化石床を含む干潟堆積物が露出しており、当時は筑波山麓まで広大な海が広がっていたことを物語る貴重な堆積物である。