Teritorija ir izvietojusies Ziemeļvidzemes zemienes Burtnieka līdzenuma dienvidu daļā un daļēji ietiecas Gaujas senlejā.
Teritorijā ir divas galvenās avotu izplūdes vietas – Dukuļu avoti dienvidu galā un Polbrenču avots ziemeļu galā. Avoti atrodas sīkā, subglaciālā iegultnē (Polbrenču avots) un gravas veida ielejveida pazeminājumā (Dukuļu avoti). Strauti notek Gaujas senlejas virzienā. Avotus ietverošās reljefa formas ir veidojušās pēdējā apledojuma noslēgumā, pirms 12 000 gadu un senāk. Avotu strautu erozija ir nedaudz padziļinājusi glaciālos iegrauzumus un izveidojusi nelielas gultnes.
Ūdens horizonta barošanās notiek ar mežu klātā teritorijā, kur ir ļoti plāna un fragmentāri izplatīta kvartāra nogulumu sega, tieši zem kuras paguļ augšdevona Sietiņu svītas baltie kvarca smilšakmeņi ar māla un aleirolīta starpslāņiem - līdz ar to, avotu ūdens satur maz minerālvielu ("mīksts" ūdens). Avoti izplūst glaciālo iegrauzumu lejasdaļā no sīkām alām un plaisām Sietiņu svītas smilšakmeņos. Avotu izteku vietās izveidojušies nelieli balta kvarca smilšakmens atsegumi.
Kopumā, teritorijā fiksētas 2 lielākas avotu izplūdes vietas. Mazāki avoti un nelielas avoksnāju platības atrodas Gaujas senlejas nogāzē starp lielākajiem avotiem. Dukuļu avotu kopējā ūdensdeve ir aptuveni 3 l/sek, Polbrenču avotam – 1 l/sek, pārējie avoti sīki – līdz 0,2 l/sek.
Filtrēšanās cauri devona smilšakmens slāņiem ir lokāla rakstura pazemes ūdeņu kustība no hipsometriski augstākām platībām Gaujas senlejas un tās atzaru virzienā. Ūdens erozija izplūdes vietās ir izveidojusi sīkas alas ar seklām strautu gultnēm turpinājumā. Nelielos apjomos turpinās smalkā smilts materiāla iznešana.
Kopumā avoti un avoksnāji kopā ar senlejas nogāzes reljefu, mežiem un nelielajiem Sietiņu svītas iežu atsegumiem veido izteiksmīgu un estētiski augstvērtīgu ainavu - īpašu teritoriju gan no ģeoloģijas un hidroģeoloģijas, gan bioloģijas viedokļa.
Teritorijā atrodas ES aizsargājami biotopi – minerālvielām bagāti avoti un avotu purvi (7160), smilšakmens atsegumi (8220), sausi zālāji kaļķainās augsnēs (6210), veci vai dabiski boreāli meži (9010*), nogāžu un gravu meži (9180*) un aluviāli meži (aluviāli krastmalu un palieņu meži) (91E0*).
Minētais dabas veidojumu komplekss ir nozīmīgs dabas tūrisma objekts ar potenciālu vērtības pieaugumu nākotnē.
