- 地层中含有较多的硫化物：例如硫化铁等，当热水与这些含硫物质接触并发生化学反应，会产生硫化氢等物质，硫化氢溶解在水中可能使水呈现黑色，比如在某些特定的地质构造区域，地层富含硫化物矿物，热水流经时就容易出现这种情况。
- 富含铁、锰等金属离子：地下水中的铁离子在一定条件下会被氧化成氢氧化铁，锰离子也可能以相应的氧化物形式存在，这些物质可能使水带有黑色或褐色色调，例如含铁量较高的地层，热水在涌出过程中，铁离子与空气中的氧气发生反应，生成黑色的氢氧化铁胶体，从而使地热热水变黑。
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