Karlova Studánka je lázeňským místem v centrální části Hrubého Jeseníku, který náleží k sileziku paleozoického stáří. Jde o krystalické břidlice devonu ve vrbenských deskách dezénské klenby. V nich jsou v území Karlovy Studánky nejvýznamnější muskovitické fylity a svory s grafitem. Na sever od Karlovy Studánky tvoří skalní masiv blastomylonity a metagranitoidy. Dezénská klenba Hrubého Jeseníku se na přelomu třetihor a čtvrtohor rozlomila na kru Pradědu a kru Orlíka. Takto vzniklý bělský zlom ve směru SZ - JV zasahuje do lázeňského místa Karlova Studánka, když se zde vyvinuly mohutné deluviální a deluviofluviální sedimenty. Celé území Hrubého Jeseníku je porušeno významnými příčnými zlomy, přičemž využívání přírodních léčivých zdrojů v Karlově Studánce je založeno na využívání zřídelního systému uhličitých minerálních vod bělského zlomu, jehož průběh jde z Bruntálu, přes Karlovu Studánku, Vidly, obec Bělou k Lázním Lipová do polského Ladek Zdróju.
Způsob vytváření a genezi podzemních vod s celkovou chemickou skladbou v oblasti lázeňského místa Karlova Studánka a v Hrubém Jeseníku je vytvořen zmíněnou geologickou strukturou puklinově propustného, tektonicky exponovaného a málo chemicky aktivního komplexu různých petrograficky různorodých metamorfitů uvedeného krystalinika. Tvorba oxidu uhličitého je spojena s doznívajícím vulkanismem sopečné oblasti Bruntálska, přičemž CO2 sytí puklinové vody druhé zvodně, když vystupuje z hlubokých tektonických poruch bělského zlomu, kde je akumulován. CO2 v nadbytku zvyšuje i rozpouštěcí schopnost minerální uhličité vody a při svém nadbytku doprovází uhličitou vodu též spontánní plynná složka CO2. Tyto uhličité vody jsou vadózními vodami ztíženého oběhu ze skupiny petrogenních vod silikátogenních, mísícími se s atmosférogenními vodami. Atmosférické vody v bělském zlomu sestupují do hloubek 100 - 200 m a proto jsou poměrně dlouhou dobu vystaveny mineralizačním pochodům a tím je umožněn snadnější přechod iontů do vodního roztoku.
Tektonické porušení masivu bělským zlomem dává možnost k přesunu juvenilního oxidu uhličitého z mladého vulkanizmu mladších třetihor a čtvrtohor z bruntálské oblasti. Relativně málo plastických kvarcitů při lázeňském místě Karlova Studánka je dáno drcením horninového masivu v těchto souvislostech. Tato skutečnost zvyšuje puklinovou propustnost horninového komplexu cca do hloubky 200 m. Proto v souvislosti s výraznou srážkovou činností v zdejších horách, se kromě první zvodně pod povrchním narušením skalního masivu a v zóně pokryvných útvarů utváří druhá zvodeň zóny aktivní vodní výměny.
Původní vývěry přírodních minerálních vod byly zachytávány v místech rašelinišť v Karlově Studánce (povrchová rašelina těchto míst tlumí volné odvětrávání oxidu uhličitého, čímž se zintenzivňuje nasycování minerální vody oxidem uhličitým).
Jako první byl objeven pramen Maxmilián - 1780, následně v roku 1802 pramen Karlův, r. 1812 Antonínův pramen, r. 1862 Vilémův pramen, r. 1928 Bezejmenný pramen, r. 1929 Trubačův - Trubkový pramen, r. 1931 Norbertův pramen. Uvedené prameny byly přírodními povrchovými vývěry, které v historii byly zachycovány a využívány (až do roku 1966) z kopaných studní (kolmých šachet) z hloubek 10 - 20 m. V 50. a 60. letech 20. století (v rámci dlouhodobějšího hydrogeologického průzkumu) byla provedena řada hlubších vrtů až do úrovně 200m pod povrch, z nichž, z hloubky 126 m, je dosud využíván vrt S2A - pramen Petr (který byl vybudován jako náhrada za destruovaný a zkorodovaný vrt S2 z r.1952). Z 60.let, kdy výstroj vrtů byla zabezpečována překližkovými pažnicemi (lepenými dřevěnými ve stěnách propustnými rourami) je dosud rovněž využíván vrt S7 - pramen Vladimír, hluboký 117,8 m.
Poznámka: Přehled o lázeňském místě Karlova Studánka, tektonické linii tvořící výstupní cestu pro minerální vodu a oxid uhličitý a místech jednotlivých vrtů znázorňuje hydrogeologická mapa Karlovy Studánky, Ing. RNDr. Vladimíra Pelikána.
Historická příloha ilustruje do minulosti osoby, po kterých byly lázeňské prameny v historii pojmenovány.
