要认识岩溶作用的作用过程，作为第一步，需要对岩溶系统进行描述。因此，首先要回答的问题是“它像什么？”，然后是“为什么会这样？”。
描述方法中的一个重要原则是将岩溶系统不同的属性彼此相互联系。下面作为典型例子对几个这种联系进行讨论。
（1）岩溶地区的水循环与地质特征有关
构成早期地下水流系统路径的溶洞发育的方向与岩石中节理系统的构造有关，这种关联特征可以给出有关节理系统怎样和在什么样的条件下控制岩溶发育的信息。还有许多其他的岩溶水系统特征与地质构造（如背斜、向斜和其他构造特征）关系存在。
（2）岩溶泉对洪水的响应可以给出构成岩溶水系统的含水层类型方面的信息
有些岩溶泉的流量几乎立即响应洪水事件，而有些岩溶泉却非常缓慢地响应洪水事件。前者可能与管流系统有关，而后一种极端类型，它是一种扩散型含水层，水流通过许多小的，相互联系的裂隙和孔隙，它们有高的阻水性和大的储水能力。因此，显示出对洪水事件的延迟效应。从这些泉的水文动态属性的详细分析，可以认为，岩溶系统是由两种相互联系的含水层组成的：一是管道流含水层，排水最有效；二是作为储库的扩散流含水层。
（3）地表岩溶的发育与地下岩溶作用的状态密切相关
塌陷仅在地下存在大溶洞的地方才有可能形成。地表排水系统与地下排水系统的联系（例如在半岩溶地区）反映了地下岩溶作用的存在。通过地表水染色示踪及观察其再现，可以给出有关地下岩溶作用的有价值信息并帮助识别地下水盆地。
（4）调查溶洞及其溶洞通道的形态可以给出有关溶洞发育的有价值信息
可以分辨出溶洞发育的两个阶段。在早期阶段，地下水位高，可以形成溶洞管道，且在潜水带中完全被水充满。这些通道呈圆形或扁豆状，其形态明显显示了溶解侵蚀占主导作用。在晚期，溶洞通道部分被地下水所放弃，在目前的包气带地区，水流呈自由水面，在这种条件发育的溶洞通道显示垂直下切特征，而发育成峡谷。根据溶洞的高度与先前河谷位置之间的关系可进一步给出有关溶洞系统演化的信息。
一些教科书，如Bogli（1980）、Jennings（1985）、Jakucz（1977）、Milanovic（1981）、Pfeffer（1978）和Trudgill（1985）和一些评论文章，如 Hanshaw＆Back（1979）；Stringfield等（1979），以及由Back和La Moreaux（1983）编辑的V.T.Stringfield研讨论文集，总结了大量的野外观察实验，从而得出对岩溶作用过程总的看法是：岩溶作用是地下水在其入渗到可溶的碳酸盐岩石中发生的溶解作用过程。一旦在可溶岩地区，存在地下水输入和输出之间的水力梯度，就会驱动水在由数量级为几十个微米的原生微型裂隙组成的相互联系的系统中流动，这便是岩溶作用的开始。
由于对岩溶作用的初始阶段不可能进行直接的观测，因此关于这方面的信息知之甚少。然而可以推断，一定存在可渗透的原生裂隙和断裂系统，它们被地下水的侵蚀作用扩大，进而形成未来岩溶含水层的次生渗透性。裂隙中的水流在这个阶段一定是呈层流状态，这可以从臆想它们的大小和水力梯度中得知这一点。在有利的条件下，初始微裂隙逐渐被溶蚀扩大成直径为几个毫米的管流网络，开始出现紊流。在这种条件下，石灰岩被溶解作用移走的数量不断增加，其主要原因是：①紊流能快速将溶解物质传输到溶液之中，从而使溶解速率加快；②侵蚀水的总量增加，因此溶解石灰岩的能力增强。
因此，一旦超过一定的通道直径大小，便形成有效的排水系统。最终改变了输入-输出格局，地表和地下水排水系统的关系便构成了显著的岩溶特征。与此同时，扩散流岩溶系统也在不断变化，岩石的渗透性不断增加。管道流系统和扩散流系统相互作用，相互影响，最终发育为成熟的岩溶系统。
在这个总的框架中，还有许多问题悬而未决。可渗透或适宜的裂隙和节理的术语仅是用于说明若干年前岩溶作用开始的情形，而并不是对此作出的解释。人们不禁要问“什么是可渗透的裂隙？在初始‘裂隙含水层’中它需多大水力梯度？”即使这个问题可以回答，紧接着的问题是“裂隙中的水流可以运移多远，而不失去溶解扩大这种裂隙的能力？”与之相关的问题是“流经裂隙的一定量的水流能带走多少石灰岩？”。
这些问题不能再用描述性方法进行解答，而必须通过多学科方法加以解决，即采用石灰岩-水-二氧化碳系统化学以及裂隙系统和管流含水层中的流体动力学方法。
Thraikill（1968）在他的经典文章中讨论过“石灰岩洞的化学和水文因素”。他调查了管网的水流动模式，模拟了岩溶含水层的层流和紊流，得出结论：在层流和紊流状态下流动模式是相似的，其假定条件是岩溶含水层的侧向扩展相对于深度是很宽的，且渗透性分布均匀。他调查了包气带水入渗到岩石为到达水面过程中的化学演化，得出结论：大多数这种水在到达水面时被方解石所饱和。为了解释浅部潜水带中岩溶孔隙度增大的原因，他寻求重新处于非饱和状态的原因。假定在1km2面积上不断接收雨水入渗形成长为500m，平均直径为 1m的最小溶洞需 10万年。他定义的标准最小非饱和度时钙浓度为0.0108mg·L-1。这种大小的非饱和度可能因温度的影响产生。当温度下降1℃时，非饱和度将增大50倍，这是根据CO2-H2O-CaCO3系统的质量作用定律预测得到的。Bogli（1964）通过混合效应得出了类似的结论。这种效应是指两种饱和的CaCO3溶液混合（不同的CO2浓度和不同的Ca2+浓度）重新具有侵蚀性，尽管这些考虑表明溶洞和岩溶含水层的发育与水动力学和平衡化学规律不相矛盾，但人们应看到，这些观点缺少控制岩溶系统演化的重要原理。
因为岩溶演化是与时空有关的作用过程，所以必须回答平衡化学所不能回答的两个重要问题。第一是关于岩溶系统空间展布的问题，这个问题与“在给定条件下方解石侵蚀性在达到饱和（或不再溶解石灰岩）之前能运移多远？”有关。第二是有关时间的问题，即从初始状态发育到成熟岩溶系统需要多长时间。
回答这些问题的关键是弄清方解石的溶解或岩溶作用的动力学机制。如果方解石的溶解反应极快，水一旦与方解石接触，便会在极短的时间内达到饱和。因此，由水入渗到原生裂隙中发生的石灰岩溶解便会在运移很短距离后停止，此种情况下仅发生地表侵蚀现象。结果是灰岩面呈均匀下降。从而不会发育诸多地下水循环的岩溶特征。换句话说，如果溶解相当的快，岩溶地貌就根本不会出现。而另一方面，如果假设反应进程极其缓慢，那么，入渗到原生裂隙中的水就会在极长的运移过程中保持其溶解能力，流动通道的增大是以均匀的速率在各处进行，结果是形成均一的次生渗透性，这与自然界观测到的相悖。此外，极其慢的反应动力机制其结果是单位面积和时间的石灰岩溶解量极小。因此，裂隙增大的速率极小，从而形成岩溶含水层的时间从理论分析来看为无限长。为了认识岩溶作用的过程，正如White和Longyear（1962）首次认识到的那样，需要深入了解方解石溶解动力学机制。
详细讨论复杂的方解石溶解和沉积动力学机制，以及将它们与岩溶系统的发育和岩溶相关的环境联系起来，是本书的两大主要目的。