Der Hainich im Westen von Oberdorla stellt das Hauptspeisungsgebiet der Quellen dar. Relativ leicht löslich sind die Sedimente des Mittleren Muschelkalks (zuerst Steinsalz, dann Gips und Anhydrit). Es bildeten sich stellenweise größere unterirdische Hohlräume, in welchen das Wasser gut fließen kann. Die Störungszonen am Fuße des Hainichs sind Bereiche mit erhöhter Wasserwegsamkeit, der Verkarstungsprozess wird unterstützt. Entlang der Störungszone von Oberdorla - Mülverstedt - Bad Langensalza treten die Erfallquellen Dittelhainsbrunnen, Melchiorbrunnen, der Kleine und der Große Kainspring westlich von Oberdorla und die Golken bei Bad Langensalza (Punkt Nr. 19) auf. Das Grundwasser fließt vom Hainich und Harthbergsattel in Richtung Beckenzentrum entlang von wasserleitenden Schichten. Zum Beckenzentrum nimmt die Verkarstung des Mittleren Muschelkalks ab. Unter der Bedeckung mit Keupersedimenten in der Mühlhausen-Bad Langensalzaer Mulde sind die Schichten des Mittleren Muschelkalkes noch intakt. In diesem Bereich wirken sie grundwasserstauend. Im Grenzbereich zwischen verkarsteten und noch intakten Gestein kommt es somit zu einer Barriere. Das Grundwasser kann nicht mehr weiter zur Keupermulde abfließen und wird in seiner Fließrichtung abgelenkt. Die Druckentlastung erfolgt an Schwächezonen durch das Austreten von stark schüttenden Quellen, wie westlich von Oberdorla und südwestlich von Bad Langensalza.

Wegebeschreibung: Von Nazza wird über Langula nach Oberdorla und dort auf der Hauptstraße (Ri. Heyerode) bis zum Ortsende von Oberdorla gefahren. Beim "Weideseer Weg" an der Ecke "Vor der Kreuzhöhle" ist links abzubiegen (Hinweisschild), dann gerade entlang der "Riedhofstraße" und nach ca. 600 m links auf einen Schotterweg zu fahren.
Diesem ist bis zur nächsten Ecke zu folgen, hier kann geparkt werden. Danach erreicht man zu Fuß entlang einer großen Pappelallee (Hinweisschild) den Melchiorbrunnen.