چشمه های آبگرم محلات که از مهمترین منابع آب معدنی استان مرکزی به شمار می آیند، در شمال شرق محلات واقع شده اند. این منطقه از نظر زمین شناسی بخشی از کمربند ماگمایی ارومیه-دختر است. سازندهای رخنمون یافته در منطقه متنوع بوده و شامل انواع سنگهای آذرین و سنگهای رسوبی از پرکامبرین تا عهد حاضر می باشند. محل ظهور چشمه های آبگرم و معدنی بر روی رسوبات آبرفتی و تراورتنی قرار دارد که رسوبات کربناته، پرموتریاس، کرتاسه و الیگومیوسن (سازند قم) در نزدیکی آنها قرار دارند. عملکرد تکتونیکی و وجود گسلهای اصلی و فرعی متعدد در منطقه همراه با بالاآمدگی، خردشدگی واحدهای سنگی و تغییر شیب آنها بوده است. منابع آبی منطقه شامل آبخوان آبرفتی با وسعت و ضخامت محدود و نیز کیفیت نامطلوب و آبخوان های سازند های کربناته می باشد. سازند های کربناته به دلیل عوامل زمین شناسی و تکتونیکی و شرایط اقلیمی گذشته از نفوذپذیری و آبدهی مناسبی برخوردارند و منابع کارستی عمیق را در منطقه تشکیل داده اند. وجود دره های کارستی و حفرات زیرزمینی و همچنین چشمه های کارستی و تراورتن ساز در منطقه از شواهد عملکرد پدیده کارست می باشند. ضمن مطالعات زمین شناسی و صحرایی چشمه های آبگرم و آبسرد منطقه از تعدادی از آنها نمونه آب گرفته شد و جهت تعیین مقادیر یون های اصلی به آزمایشگاه سازمان آب منطقه ای شهرستان اراک منتقل شد. بر اساس این مطالعات اکثر چشمه های آبگرم دارای درجه حرارت حدود 46 درجه سانتیگراد، ph کمی اسیدی تا خنثی و ec حدود 2000 میکروزیمنس بر سانتیمتر می باشند. ترکیب شیمیایی چشمه های آبگرم تقریبا یکسان بوده که دلالت بر منشاء واحد آنها دارد. همچنین تیپ و رخساره همه چشمه های نمونه برداری شده سولفاته کلسیک است. احتمالا غلظت بالای یون سولفات در آبهای منطقه به خاطر رسوبات سولفاته (مارن های ژیپس دار سازند قم و رسوبات ژیپس سازند قرمز فوقانی) می باشد. همه چشمه ها اشباع و فوق اشباع از کلسیت بوده و مقادیر pco2 چشمه های آبگرم بیشتر از pco2 اتمسفر می باشد که این عوامل خود نشان دهنده آبخوان عمیق و کارستی این چشمه ها است. رسوبگذاری تراورتن در آنها در نتیجه خروج co2 و تاثیر یون مشترک ( caاز انحلال ژیپس و انیدریت) می باشد. همچنین مطالعه هیدروژئوشیمی چشمه های آبگرم و آبسرد شواهدی از اختلاط را بین این آبها در قسمتهای فوقانی نشان می دهد که این اختلاط با توجه به شور بودن آبهای سرد و کم عمق موجب کاهش دما و افزایش tds آب آنها شده است. دمای عمقی آب نیز به کمک ژئوترمومترهای شیمیایی تخمین زده شد که نتایجی متفاوتی بدست آمد اما باتوجه به ترکیب شیمیایی آبها و نیز محتوی سیلیس بالای آنها تنها نتایج ژئوترمومتری سیلیس میتواند قابل اطمینان باشد، این داده ها دمای عمقی آب را در مخزن هیدروترمال حدود 100 درجه سانتیگراد نشان می دهد.