岩溶溶洞的发育需要四个基本条件：可溶性岩石、岩石具有结构裂隙通道、流动的地下水以及水具有侵蚀性。溶洞的发育过程本质上是水对碳酸盐岩的溶解作用，碳酸盐岩的溶解过程是碳酸盐矿物（如方解石、白云石）与水之间的化学反应。
碳酸盐岩的溶解作用包括化学溶蚀和机械破坏两个方面，溶解作用占总量的90%以上。溶蚀度随深度的增加而减少，机械破坏作用量占2%～14%。碳酸盐岩的溶解反应以石灰岩为例，溶解过程可理解为石灰岩直接溶解于没有碳酸的纯水中，其反应为CaCO3 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-。
碳酸盐岩的溶解与沉淀是可逆反应，受一系列平衡关系所控制，包括pCO2平衡、侵蚀性平衡、碳酸盐的电离平衡和溶解平衡。溶解作用中的影响因素包括岩石性质、温度、浓度梯度和流速等。
地质构造与溶洞的发育关系密切，不同类型及不同性质的断裂、褶皱、节理等构造，其力学作用机制和岩石破碎程度不同，控制着溶洞发育的方向和规模。
地形、地貌、碳酸盐岩与非碳酸盐岩的空间位置、地壳运动、气候条件和水文条件等也对溶洞发育产生影响。例如，岩溶丘陵山区与平原接壤的过渡地带、溶蚀堆积平原和丘陵地区的洼地、槽谷等地段，地面标高相对较低，容易长年积水，地下水径流强烈，有利于形成竖井、落水洞、溶洞等。
碳酸盐岩层透水性相对较强，而粘土岩为不透水或为弱透水层，它们在空间位置上的不同排列，就构成了不同的地下水径流条件与不同的岩溶发育规律。例如，产状平缓的灰岩，上覆不透水粘土岩时，因受粘土岩的阻隔，灰岩不能从垂直方向得到降水的直接补给，只能从水平方向得到地下水补给，因此岩溶溶洞一般不发育。
现代地壳运动的表现之一是间歇性升降运动，相应地引起侵蚀基准面的变化。当岩溶地区上升时，基准面相对下降，地下水随着向下溶蚀，岩溶水垂直循环带变厚，发育垂直的岩溶形态。在地壳活动相对稳定时期，岩溶水向当地主要基准面排泄，水平运动强烈，长期稳定在一定高程内，形成较大的水平溶洞。
气候对岩溶发育的影响也很大，我国广西、贵州、云南以及华南各省为亚热带、热带气候，降水量大、降水季节长，因此岩溶发育比较强烈。我国华北各省如河北、山西以及辽宁为半干旱半湿润气候，降水量小、降水季节较短，地表径流与地表可溶岩接触时间较少、较短，地下径流与可溶岩接触时间较长，地表岩溶一般发育微弱，而地下岩溶较为发育，常有大型岩溶泉出露，如山西省的一些岩溶泉。而西北和内蒙古一带，气候干旱，岩溶发育就较微弱。
一般来说，较大规模的溶洞主要分布在河流岸边及其中上游地区，如广西桂林位于漓江中上游地区，发育有大量的大型溶洞，漓江底部发育有三层溶洞。这是由于在水系发育地带，河流流域多是下切较深的谷地，在岸边地带地下水水力梯度大，水交替强烈，并有外源地表水和远处地下水的补给。外源水不但从水量上增强降水的作用，而且来自非岩溶地区的水具有较低的碳酸盐饱和度，对碳酸盐介质溶蚀和侵蚀能力强。远离水系相对水力梯度变小，汇水面积小，岩溶作用相对较弱，一般发育的溶洞规模也较小。在河流的中上游地区地势较高，河流切割深度大，常常导致梯度较大的水动力条件，有利于岩溶作用，常形成规模较大的溶洞及地下河。另外，中上游地区地形变化小，溶蚀洼地和岩溶谷地发育，降水主要汇入这些负地形中补给地下水，有利于形成集中径流，也形成较大规模的溶洞。下游地区是山地、丘陵向平原的过渡带，地形坡度小，地表沟谷发育，降水主要形成地表径流排泄，不利于形成大的溶洞。
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