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何謂溫泉、地熱泉
一般我們所謂的“泉水”乃是指經由地裡自然湧出或經由人工鑽井抽取自地下深處的地下水，並根據其出水水溫的高低不同，將泉水區分為熱泉、溫泉及冷泉等三大類；廣泛的溫泉、地熱泉一般泛指凡是從地裡自然湧出或抽取自地下深處的地下水，若其出水水溫較當地氣候年平均溫度為高（一般約在25℃左右，依照溫泉法需30℃以上）就可以稱為溫泉、地熱泉了，代表地區有北投溫泉、谷關溫泉、關子嶺溫泉及知本溫泉等地，若出水水溫高於45℃則可稱之為熱泉，反之，若低於當地年平均天氣溫度即可稱之為冷泉，最具代表性的地區為蘇澳冷泉。
政府自92年7月以來陸續訂定了溫泉法及其相關子法，對溫泉、冷泉、地熱的定義都有規定：根據溫泉標準法，溫泉係指在溫泉露頭或溫泉孔孔口測得之泉溫大於30℃且泉質高於下列各款標準之一者：
| 總固體溶解量 | TDS | 500mg/L |
| 主要陰離子含量 | HCO3- | 250mg/L |
| SO42- | 250mg/L | |
| Cl- and other halide | 250mg/L | |
| 特殊成分 | CO2 | 250mg/L |
| Total sulfide | 1mg/L | |
| Fe+2+Fe+3 | 10mg/L | |
| Ra | 1/108 |
另外，法定冷泉與地熱之定義如下：
溫泉、地熱的形成
為什麼地下會產生不同溫度的水，成因有很多說法。目前較為學者接受的一種假說，是認為溫泉是降水沿著地層滲流到地下深部，受到火山熱源加熱，並溶解了許多火山氣體和周圍岩石的化學成份，再湧升到地表而成。不過事實上有些沒有火山岩或侵入岩體的地區也有溫泉存在，表示還有其他的熱源能加熱地下水。所以我們其實可以簡單地說，地下水受到地下的熱源加熱，再上升到地表就形成溫泉。
這整個過程，可以歸類成三個主要因素，簡述如下：
1. 熱源
地下熱源是從哪裡來的呢？其主要原因在於地心實為一巨大的熔岩體，會持續不斷地釋放出大量熱源，最終傳遞到地殼來並對地下水系加溫，所以只要地層含有多孔隙縫，且隙縫越深越接近發熱體時，經由深循環所得到的溫度加熱對流效應機率也就越高。
地球內部因為放射性元素蛻變釋放熱能等因素，使得地球內部為高溫的狀態，越深溫度越高，一般推測在地心內核（地面5,000公里以下），溫度可能高達攝氏6,600度。地球內溫度隨深度加深而增加的溫度增加率函數稱為地溫梯度（geothermal gradient）。一般而言，活動造山帶地溫梯度為平均為30℃/km左右，古老穩定的地殼約為20℃/km，新生成的海洋地殼約為50℃/km。台灣處於正在造山的板塊交界，在西部平原區之地溫梯度平均值約為攝2.85-3度/l00公尺（黃立勝，l987），亦即每加深一公里，溫度增加攝氏28~30度，因此理論上地下三公里處之地下水溫即可達到攝氏90度以上。地下水由於地溫梯度加溫，在適當的深度，溫度便可升高到作為溫泉使用，但若地溫梯度較小，地下水必須經過非常深的循環才能獲得較高的溫度，自然不易形成溫泉，即使欲鑿井抽取利用，亦常因深度較深，較不易開採或不符經濟效益。
地溫梯度高的地區，地下水在地表很淺的地方即可獲得高溫，有利於溫泉生成；地溫梯度低的地區，地下水定需要較深的循環才能獲得較高溫，不利於溫泉生成。造成高地溫梯度的原因，一種是由於火山作用關系，例如臺灣北部之大屯山區、及離島之蘭嶼或綠島等地，部份地區之地溫梯度可達每100公尺攝氏l5度以上，這種異常的高地溫梯度非常有利於高溫熱水的形成，因此上述地區常可在地表淺處發現高溫的溫泉。
除了火山造成的地溫梯度異常，另外一種原因就是造山運動。臺灣島位處歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊交界處，板塊碰撞持續不斷，島上之造山運動正方興未艾，因地殼變動之褶皺、斷層等地質作用，岩層產生擠壓、破裂、摩擦等現象亦可提供額外熱源，尤其臺灣島近數百萬年來快速上升與侵蝕的結果，形成區域性的地溫梯度異常，通常可以達到平常地溫梯度的2倍。配合上中央山脈與雪山山脈等地區高山深谷極大地形起伏，提供地下水深循環受地溫梯度自然加溫形成溫泉之有利條件，致使臺灣島中央山脈、西斜面與雪山山脈等地區具有許多溫泉，這些地區已知的溫泉有70處之多，包括烏來、泰安、廬山、關子嶺、四重溪、金崙、知本、紅葉、清水、土場、礁溪……等溫泉區。
2. 地下水
一個地區即使具備有利的地質條件，如果缺乏豐沛的降雨量與地下水，地下的熱量無法經由水被帶出來，仍然無法形成溫泉，因此水源也是溫泉的主要因素之一。
在非火山的區域，水滲入地下後由於熱源的加熱，逐漸的活化了地下水與圍岩間的化學反應，溶解其途中的化學成分形成溫泉。在有火山活動的區域，則更多了水下滲後吸收火山氣體中的熱與化學成份、或著與部份岩漿水混合的可能，而形成溫泉。
溫泉的開發主要就是針對地下水，地下水的來源，包括天水、河水與逕流（runoff）、海水、雪水、岩漿水……等等，主要的來源是天水與河水，約占95%，極少部份來自岩漿水或是包在沉積岩裡那些在沉積時的海水所成的共（原）生水。當天水降至地表後，一部份形成逕流，匯流成河，流向湖泊或海洋；另一部份因重力作用，向下滲透，變成地下水（groundwater），當到達某一深度時，水會充滿於土壞或岩石的間隙中，形成飽和的地下水含水層，飽和地下水含水層的頂部即是地下水面，地下水面之上稱為充氣帶或滲透帶，地下水面之下則為飽和帶。一般而言，地下水面為一個不規則面，隨地形起伏變化，在高山上升，山谷下降；地下水面又因氣候而有變化，雨季上升，旱季下降，而河流、湖泊、池沼就是地下水面與地面連接之處。因此，面積廣大的地下水補給區及滲透率良好的岩層，配合充沛的雨量，有助於溫泉的永續存在。
3. 溫泉通路
地表的水要滲到地下，或在地下流動，就要經由岩石本身組成顆粒間的孔隙，或是經由岩石的裂隙。重力作用使地面以下的水向下流向地下水面，地下水面以下的飽合帶之水通常由高水頭向低水頭流動或由構造高處流向構造低處；影響地下水流動的地質因素主要為岩性與地質構造，孔隙或裂隙發達的岩層除了提供地下水的良好儲聚場所外，亦可為地下水流通、循環的主要通路，岩石中之孔隙包括：礦物顆粒間之原生孔隙（primary porosity）、及岩層裂隙、溶蝕孔洞、火山岩中之氣孔……等之次生孔隙（secondary porosity）。砂岩一般具有滲透率較高的原生孔隙，而且岩性有利於破裂面發育，常為溫泉的主要儲水層及通路。而台灣由於地處板塊活動活躍之處，岩層的裂隙往往非常發達，就算岩層本身孔隙率低，也可能由於裂隙很多而能讓地下水流通。
地表的天然溫泉，就是熱的地下水在有裂隙的情況下冒出地表。原本受重力影響的地下水為何反其道而行，是由於地下含水層的壓力比地表壓力大。當受壓的含水地層與地表之間有了裂隙，其間的壓力差就造成地下水的流動，稱做靜水壓力差。當靜水壓力差夠大，地下水不用人工抽取就能自行湧出，就是自湧泉；湧出的泉水符合溫泉標準，就是天然的溫泉。
天然溫泉的形成與大自然造山運動及火山活動有密不可分的關係，全世界發現天然溫泉最多的地方都集中在變質岩區、地震帶、破碎帶及曾經有火山活動過的區域上。就地質構造言之，斷層經過之處岩層破碎、裂隙發達，有助於地下水循環，地面水易於沿著斷層裂隙流向地下深處，受到加溫變成熱水，地下深處被加溫的熱水亦可沿著斷層裂隙流出地表，形成溫泉，斷層因擠壓作用釋放熱能亦可提供額外熱源以提高地溫梯度，因此常是溫泉出露的地方。事實上，大屯山火山群與中央山脈溫泉的分佈有規則性，與該區域的主要構造線方向一致，因此，溫泉之上升湧出常受到地質及地質構造如褶皺、裂隙與斷層等因素之支配(顏滄波1955)。
人工溫泉與地熱泉的形成一般與天然溫泉類似，主要的差異在於天然溫泉絕大部份只存在於變質岩區、地震帶、破碎帶及曾經有火山活動過的區域上，而人工溫泉與地熱泉主要的形成則是經由人工鑽井，所產生的引導通路使位於地下深處的地熱資源得以經由此通路釋出，但先決條件是地表水必需要能下滲到地殼較深的部位，下滲得越深、所做的深循環越多，其所獲得的加溫效益通常亦越高。
