古北水镇地属世界上古老的燕山山脉之一，拥有包括铁矿在内的丰富矿产资源，受中生代造山运动的影响，经过相当时间的断层发育构成了地下水与地壳深部热源相接触的良好通道。 大气降水沿岩层裂隙经各种复杂的通道渗入地壳20公里以下的较深部位，贮留在结构稳定、含化学物质多又不透水的岩层中，由于长期受到岩浆余热的高温高压作用，岩层中各种微量元素逐渐被溶解于水中，在构造与地形的控制作用下，沿断层导水通道上涌，从而形成京郊罕见的铁质温泉，较高涌出温度达61℃。