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由地質及地型來看，臺北市溫泉分布在大屯火山南北兩側，北投與金山之間，一個長約 18 公里寬約 3 公里的狹長地帶，呈東北走向地帶，貫穿火山群的中央。較為人知的溫泉，依次由西南而東北為新北投、硫磺谷、大庄 ( 陽明山後山公園 ) 、陽明山、竹子湖、小油坑、馬槽、大油坑等，往北則為屬於台北縣的三重橋、死磺子坪、庚子坪、大埔、金山等區域 ( 程楓萍等，1987) ，大部分屬於高溫溫泉及噴氣孔 ( 陳肇夏，2000) 。其中硫磺谷、小油坑、馬槽、大油坑、死磺子坪與庚子坪噴氣孔活動劇烈，陽明山與竹子湖二地有微弱噴氣孔，其他地區僅有溫泉而無噴氣孔 ( 莊文星，1992) 。
依最近調查，臺北市管轄溫泉區內單獨露頭有 19 處，成群出現的露頭群有 28 處，合計 47 處溫泉露頭 ( 工研院，2005) ，分布密度位列全台之首。這些溫泉水泉質獨特，全大屯山區共有六種，在臺北市區內陽明山區的溫泉泉質主要有四類，分別為酸性硫酸鹽泉、酸性硫酸鹽氯化物泉、中性硫酸鹽泉、以及硫酸鹽碳酸氫納泉等四類，以酸性硫酸鹽泉佔多數 (圖1) 。顯示大屯火山區影響溫泉生成的地質條件非常複雜。
圖 1：大屯山 ( 臺北市內 ) 溫泉泉質分布圖
在地質觀點上，大屯火山群屬於相當年輕的火山，約距今200萬年前開始噴發，20 萬年前停止活動，相當於地質年代之第四紀。火山停止活動後留下豐富的熱源，地下蒸氣壓力在火山口或斷層附近爆破地面而出，爆裂口常有噴氣孔、硫氣孔和溫泉等之存在，這些後期火山作用噴發 ( 陳培源，1985) 即形成大屯山常見的噴氣孔、硫氣孔或溫泉。
圖2：小油坑為典型的熱源爆破地面而出的噴氣孔