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溶洞的主要形成物質碳酸鈣具有這樣的性質：當它與溶有二氧化碳的水接觸時，它會變成可溶的碳酸氫鈣[鈣(HCO 3) 2]碳酸鈣二氧化碳H2O=鈣(HCO 3) 2。如果用碳酸氫鈣溶解的水被加熱或壓力突然改變，溶解在水中的碳酸氫鈣將分解并再次變成碳酸鈣并沉積。同時釋放二氧化碳。鈣(HCO _ 3)_ 2=CaCO3CO2H2O在自然界中不斷反應，從而在洞穴中形成各種景觀。
溶洞的形成是石灰巖地區地下水長期溶解的結果，石灰巖中的不溶性碳酸鈣在水和二氧化碳轉化的作用下呈微溶碳酸氫鈣。
由于石灰巖層的每一部分都含有不同量的鈣質，并受到不同程度的侵蝕，石灰巖層逐漸被溶解，并被分割成獨立的、各種各樣的、陡峭的、美麗的、景觀奇特的山峰和洞穴。例如，桂林和北京石花洞的著名洞穴是由水和二氧化碳緩慢侵蝕而成的杰作。
當溶有碳酸氫鈣的水從洞穴的頂部下降到底部時，由于水的蒸發或壓力的降低和溫度的變化，二氧化碳的溶解度將降低，碳酸鈣將沉淀。經過數百萬年的積累，這些沉淀物逐漸形成鐘乳石和石筍。
如果碳酸氫鈣溶解的水從洞穴頂部滴下，隨著水和二氧化碳的蒸發，沉淀的碳酸鈣將積累成鐘乳石、石簾和石花。當洞頂的鐘乳石與地面的石筍相連時，就會形成奇怪的石柱。
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