1升水含二氧化碳氣體超過0.25克(250ppm)的溫泉稱為碳酸溫泉。二氧化碳氣體濃度在1000ppm以上的碳酸溫泉是具有療養功能的“療養溫泉”。
也就是說，當雨水滴落到地表，向下滲透，深入到地殼中的含水層，形成地下水。地下水被下面的地熱能加熱成為熱水，深層熱水大多含有氣體，主要是二氧化碳。當熱水溫度升高時，如果其上方有致密不透水的巖層擋住去路，壓力就會越來越高，使熱水和蒸汽處於高壓狀態，只要有裂縫就會沖上去。熱水上升後，越接近地表，壓力會逐漸降低。隨著壓力逐漸降低，其中所含的氣體會逐漸膨脹，降低熱水的密度，更有利於熱水的上升。上升的熱水隨著後來下沈加熱的冷水的密度差產生的壓力(靜水壓力差)反復循環，產生對流。當張開的裂隙阻力較小時，熱水沿裂隙上升，湧出地表，這樣熱水可以無休止地上升，最後流出地表，形成溫泉。溫泉中的二氧化碳壹部分溶解在水中，壹部分處於半化合狀態。後者不穩定，與溫泉中的遊離二氧化碳保持平衡。當壹部分遊離氣體逸出時，半結合的二氧化碳變成遊離狀態以補充逸出的部分。隨著碳酸泉流向地表，二氧化碳的含量逐漸減少。泉水溫度越高，二氧化碳含量越少，所以碳酸泉的溫度壹般較低。
碳酸鹽泉的分布
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高山深谷的地形，谷底的地下水可能低於高山的地下水位，所以谷底可能是靜水壓力差最大的地方，熱水從谷底上湧的可能性最大，所以碳酸溫泉多發生在山谷的河床上。
碳酸泉主要分布在中國:新疆、臺灣省、貴州、廣東、黑龍江。
碳酸泉的作用
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碳酸泉含有二氧化碳，泉水溫度低於普通溫泉水。水中的二氧化碳氣體通過皮膚吸收到體內，可以促進微血管擴張，降低血壓，改善心血管功能，幫助血管血液循環，所以不會出現脈搏加速過快，對心臟沒有負擔。另外，碳酸泉含有二氧化碳氣體，會在皮膚表面呈現氣泡，有輕微的按摩作用。碳酸泉可以改善高血壓、心臟病、風濕病、動脈硬化、關節炎和手腳冰涼。
在歐洲，碳酸溫泉早已用於疾病治療和日常保健。因其在心臟病治療中良好的輔助功能，被稱為“心臟之湯”。東北大學東院康復科前原田真教授在談到碳酸泉時表示:我們認為像這樣普及人工碳酸泉，與人們健康的目標是壹致的。碳酸泉可以降低糖尿病患者的高血壓，消耗多余的糖分，是改善生活方式疾病的好方法。碳酸泉積極響應厚生勞動省在健康日本21中提出的壹個口號，“活得更健康”、“健康到老”，為國民健康貢獻力量。