洞穴成因有水的侵蚀、风化作用、微生物等外来因素影响,岩质视当地地质和环境而定,其中石灰岩地形特有的洞穴亦称溶洞,常见钟乳石、石笋,被统称为喀斯特地貌。喀斯特洞穴是可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间,又称溶洞,是可溶岩区域常见的地质现象。
喀斯特洞穴是由喀斯特水沿可溶岩层层面节理或裂隙进行溶蚀扩大而成。按不同的水流性质,可划分为渗流带洞穴、饱水带洞穴和承压水带洞穴,它们各有其成因。
(1)渗流带洞穴:地面以下、地下水面以上的洞穴。渗流带又称包气带、非饱和带,是大气水、地表水与地下水发生联系并进行水分交换的地带。降水通过岩层中的裂隙下渗不断地溶蚀、扩大裂隙的空间形成洞穴。包括垂直的或陡倾斜裂隙型洞穴、落水洞和竖井等。这种下渗水所形成的早期洞穴彼此是孤立的,随着洞体的不断扩展,水流不断集中,孤立的洞穴不断归并、沟通,形成断面较大的地下通道。
(2)饱水带洞穴:地下水面以下的洞穴。饱水带位于地下水面以下,有深浅部之分。最上部为浅饱水带,即地下水面带,形成的洞穴叫浅饱水带洞穴,也称地下水面洞穴。那里的地下水流路最短,水的溶蚀能力强,溶洞发育较快,规模较大,个体间一般缺乏联系,多成水平溶洞。当侵蚀基准面下降、地壳抬升时,地下河便变成高悬于地下水面以上的干溶洞。如地壳多次抬升,就可形成多层水平干溶洞。这种近于水平的溶洞层,有时可与附近河流阶地的高度和年代对比;有的在溶洞内形成阶地。在深饱水带内形成的洞穴,称为深饱水带洞穴。此带溶蚀作用缓慢,形成的洞穴规模小、不规则。
(3)承压水带洞穴:补给面积大或受地质构造控制的地下水形成的洞穴。这种地下水具有很大的动压力和静压力,沿着岩石构造面向深处流动,发育成洞穴。承压水带洞穴的形态和展布受构造和岩性控制,深度可达可溶性岩层底面。