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大屯山溫泉係受近期火山活動所形成，其生成皆受同一熱源影響，溫泉形成模式為雨水滲入地下裂隙或破碎帶中，受岩漿庫上方高溫熱，再循環湧出地表，溫泉水來源包含淺層、中層及深層入滲之循環補注水，且以淺層地下水為主， 熱水主要蘊藏在滲透性良好之五指山層砂岩之內 ( 宋聖榮與劉佳玫，2003 ；陳耀麟，2001) ， 火山岩中固結較疏鬆的火山屑碎岩亦可能為主要含水層。由於熱水比重較小，溫度也高，壓力與浮力較大，熱液再循岩石有裂隙通達地面，中途與其他地下水混合型成溫泉，不同的熱水溫度、地形與地質條件，形成了泉質質量的變化：
(一) 酸性硫酸鹽氯化物泉主要產於沈積岩區，地下水上昇過程中吸收經由深裂隙上升的火山氣體 ( 水蒸汽、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、三氧化硫、氯化氫等氣體 ) ，、五溫泉水中成份由火山氣體指山層粗砂岩之流紋岩塊及地層滷水供應，圖 1 所示是在硫磺谷地下水所帶出的滷水結晶。
圖 1：硫磺谷地下水帶來的 地層滷水結晶
(二) 若熱水上升至地表附近時進入地表氧化帶，熱水或蒸氣中的硫化氫氣一部分開始氧化成為硫酸，形成與深部火山氣體的酸化反應不同的二次酸化，熱水的 pH 值會再度降低到 4 以下，出露地表成為酸性硫酸鹽泉，主要產於火山岩區 ( 如硫磺谷、龍鳳谷、磺溪嶺、竹子湖、中山樓、馬槽、七股、大油坑 ) ，其溫泉水主要由火山氣體及安山岩供應 ( 陳耀麟， 2001) 。
(三) 如果深部五指山層的強酸性熱水沒有機會上升進入火山岩，反而橫向順著五指山層砂岩，斜升至淺部 ( 例如大磺嘴地熱區) ，則除了因溫度降低，熱水中一部分硫酸與硫化氫還原成自然硫之外，其他性質大多依舊不變，形成酸性硫酸根氯化物泉(如地熱谷、長春等溫泉) 。
溫泉泉量的變化視露出地面所在位置及地下水補充供應而定，熱水沿斷層或裂隙上升至河谷湧出，形成熱水型溫泉 (圖 2 ) ；位在地下水水位面上的溫泉露頭，則因氣水分離後以蒸氣上升，在地表形成噴氣孔，如中山樓因接近山頂稜線，位於山頂補注區，以淺部的坡地地下水為主，多數以噴氣孔形式存在 ( 圖 3 ) ，但如竹子湖溫泉，一般地表水滲入噴氣孔亦會變成溫泉。
圖3：表面有銹染的瀑布狀岩壁 圖4：人工方式導出地熱蒸氣
陽明山公園溫泉滲出區為一表面有銹染的瀑布狀岩壁