皆本沢がある谷は、恐竜の時代である約1.3億年～約１億年前に堆積した山中白亜系（山中層群）の地層が広がるところ。ここで見られる礫岩には、さらに古い秩父帯（約２億年～約1.5億年前）のさまざまな礫が入り込んでいる。宮沢賢治も、盛岡高等農林学校に在籍していた際、大正５年（1916）の秩父地質巡検で、旧寿旅館（小鹿野町観光交流館）に宿泊して、この地を訪れている。