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溶洞的主要形成物质碳酸钙具有这样的性质：当它与溶有二氧化碳的水接触时，它会变成可溶的碳酸氢钙[钙(HCO 3) 2]碳酸钙二氧化碳H2O=钙(HCO 3) 2。如果用碳酸氢钙溶解的水被加热或压力突然改变，溶解在水中的碳酸氢钙将分解并再次变成碳酸钙并沉积。同时释放二氧化碳。钙(HCO _ 3)_ 2=CaCO3CO2H2O在自然界中不断反应，从而在洞穴中形成各种景观。
溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶解的结果，石灰岩中的不溶性碳酸钙在水和二氧化碳转化的作用下呈微溶碳酸氢钙。
由于石灰岩层的每一部分都含有不同量的钙质，并受到不同程度的侵蚀，石灰岩层逐渐被溶解，并被分割成独立的、各种各样的、陡峭的、美丽的、景观奇特的山峰和洞穴。例如，桂林和北京石花洞的著名洞穴是由水和二氧化碳缓慢侵蚀而成的杰作。
当溶有碳酸氢钙的水从洞穴的顶部下降到底部时，由于水的蒸发或压力的降低和温度的变化，二氧化碳的溶解度将降低，碳酸钙将沉淀。经过数百万年的积累，这些沉淀物逐渐形成钟乳石和石笋。
如果碳酸氢钙溶解的水从洞穴顶部滴下，随着水和二氧化碳的蒸发，沉淀的碳酸钙将积累成钟乳石、石帘和石花。当洞顶的钟乳石与地面的石笋相连时，就会形成奇怪的石柱。
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