一、洞穴的分類
洞穴是指人能進出的天然地下空間，它可以部分或全部被沉積物、水或冰所充填。洞穴有多種類型，從不同的角度可以有許多分類標準。
（一）不同的分類標準
按其形成的圍巖性質分為巖溶洞穴、石膏洞、礫巖洞、熔巖洞、砂巖洞、花崗巖洞和冰川洞等，其中巖溶洞穴佔絕大多數；
按洞穴與圍巖形成的先後可分為原生洞穴和次生洞穴；
按照洞穴的成因形態，可分為橫向洞穴、豎向洞穴、複合洞穴等；
按照洞穴規模可分為單一洞穴和洞穴系統。
宏觀上，從洞穴形成作用的差異性出發，可將洞穴分為三大成因類型：第一類是雨水型洞穴，由大氣降雨及其次生滲透水形成；第二類是由地下熱水所形成的洞穴，其主要受構造條件控制，與地表巖溶關係不大，且其通道多以立體空間構成迷宮型；第三類是由不同化學類型水混合溶蝕作用而形成的洞穴。
（二）巖溶洞穴
巖溶洞穴是洞穴的重要構成，全球範圍內開發的旅遊洞穴絕大多數為熔巖洞穴。
巖溶洞穴，也叫喀斯特溶洞。"喀斯特"一詞來源於南聯盟（南斯拉夫）的喀斯特高原。因為那裡的地貌景觀奇特，在石灰巖中有洞穴形成而引起科學家的關注。此後,凡是美好現象都稱其為"喀斯特"。研究這一對象的科學就叫"喀斯特學及洞穴學。
巖溶洞穴是在可溶性巖石特別是碳酸鹽巖類的石灰巖和白雲巖巖層當中，由於水的長期溶解作用而形成的。世界上最長的巖溶洞穴是美國肯塔基州的麻蒙洞群（獁猛洞群Mamofh Cave System），該洞從1802年始勘測，歷經180年才查清其長度為550Km。我國最長的巖溶洞穴是湖北省利川市的騰龍洞，長度為39.5Km。
下文所講洞穴，除特殊說明外，都為巖溶洞穴。
二、洞穴的形成及鐘乳石的類型（一）洞穴的形成
巖溶洞穴是在可溶性巖石特別是碳酸鹽巖類的石灰巖和白雲巖巖層當中，當含有二氧化碳的水遇到石灰巖時,在石灰巖的裂隙中流動就會發生碳酸化反應，生成碳酸氫鈣，因碳酸氫鈣溶解於水，故而被水帶走，久而久之，裂隙被溶蝕成洞穴。
巖溶洞穴的形成，可劃分為三個階段，即早期的潛水洞階段、中期的地下水位洞、半充水洞階段和晚期的完全脫離地下水位的早洞（又稱化石洞）階段。
（二）鐘乳石的構成分類
洞穴內鐘乳石按照構成原因分為重力水沉積、非重力水沉積和協同沉積三大類。
1、重力水沉積
重力水沉積是洞穴中最常見、數量最多的沉積物，它又可分為二類：
滴水沉積：有鵝管、石鐘乳、石筍、石柱。鵝管向下生長，很細，中空，管壁潔白，透明。鍾乳就是鵝管長粗，長大後的形態，多是圓錐形。石筍在滴水的作用下，由下向上生長，中心無孔，成疊帽狀 。石柱就是石鐘乳和石筍連在一起後的形態。流水沉積—從洞頂流下來的叫天流石，如石旗、石幔等。沿洞壁流下來的叫壁流石，如石維幕、石瀑布等。產生與洞底的稱為底流石，如流石壩最為明顯。
池水沉積：有邊石、晶花、穴珠、月奶石、穴筏等形態。邊石常形成邊石壩，形狀和流石壩相似，要根據形成方式不同注意區分。
2、非重力水沉積
由洞壁或鐘乳石中析出的毛細水和薄膜水沉積而成。如石枝(捲曲石)、穴發等不常見的形態。他們的出現很有意思，給洞穴增色不少
3、協同沉積
由兩種或以上不同運動方式的水流，交互協同作用形成。如蓮花盆、棕櫚狀石筍、晶錐等形態。
（三）鐘乳石的主要景觀類型
主要的鐘乳石景觀類型有：
1、鵝管：這是石鐘乳的最初形態，屬滴石類，在國外稱麥杆狀鐘乳石，它的直徑與水滴一樣大小。
2、石盾：這是因為它呈園盤狀的盾形板石而得名。它是一種特殊的裂隙性水流形成的。
3、石筍：是由滴水作用形成的，因其形呈筍狀而得名。
4、石柱：是石鐘乳與石筍上下連接起來呈柱形而得名。
5、斜塔：這是一種歪斜的石筍。這種石筍原本是直立在岸邊土層臺地上的,因地下河水衝刷土層使臺地坍塌,石筍也就傾斜了。
6、鐘乳石吊石柱：它原是一根石柱，豎立在岸邊土層臺地上，後因地下河水把土層衝走，使石柱懸掛在洞頂而成。
7、石幔：洞壁上的石幔，是沿洞壁裂隙由連續不斷的片狀流水所形成的幔狀沉積物而得名。
8、石瀑布：是連續不斷的片狀流水所形成的瀑布狀的沉積物而得名。
三、洞穴的生態環境（一）生態環境構成
喀斯特洞穴環境是由洞穴地質、水文、地貌、洞穴氣候及洞穴生物環境因子所組成，與洞穴沉積物堆積密切相關的環境因子是洞穴圍巖、水文、洞穴氣候和洞穴生物因子。喀斯特洞穴環境是一個相對封閉或半封閉的特殊生態環境，它具有如下特點：洞內黑暗無光，空氣流動性差，溫度較穩定，溼度較高，洞穴中正負離子和CO2含量高，空氣較清潔。喀斯特洞穴與外界只能通過洞1:3或裂隙進行物質與能量的交換。相對於地表其它生態系統而言，洞穴環境是很脆弱的，一旦受到汙染，就很難恢復，甚至比地表環境更難恢復。
（二）洞穴生物
洞穴生物包括洞穴中的動物、植物、微生物等。通過洞穴生物的不同特化程度研究，可以推測洞穴生物的退化演變過程和其對特殊環境的適應性，探索洞穴物種的進化過程模式。
洞穴中的動物可分三種：一是真洞穴動物。這種動物只能在洞穴中生活，離開洞穴環境在洞外就失去了生存的能力。具代表性的此類動物有：盲魚、盲鰍、蜘蛛和蚰蜒等。這類動物以眼睛明顯退化或消失，有特殊的感應器官，缺乏色素，代謝較低，生長緩慢，繁殖能力差而壽命很長為其特徵。
二是洞穴動物。這類動物的眼睛和體色發生了不同程度的變異，基本上能適應洞穴生活和繁衍後代，如洞鼠、蚯蚓等。
三是擬洞穴動物。這類動物具有喜洞性，是一些暫居及季節性回洞內生活的動物，如蝙蝠、雨燕、蛇及昆蟲。
洞穴植物和微生物則指在洞口段和燈光照明區（遊覽洞穴）的喜陰溼植物,主要有羊齒植物、苔蘚和地衣、藻類等。另外,在某些沉積物表面還有黴菌生長。這些低等級的生物主要通過空氣傳播、水流活動、人類和動物活動把它們的孢子帶入洞內。
四、洞穴的醫療康體價值
由於現代文明的傷害，若干慢性病的發病率世界性的增加。由於傳統醫療的缺陷，天然康複方法已見端倪，其中之一便是氣候療法。洞穴醫療就是利用洞穴自身的性能來治療多種疾病。目前，洞穴醫療主要在德國、奧地利、捷克、匈牙利、俄羅斯、波蘭、斯洛維尼亞、斯洛伐克、烏克蘭等國開展，已建有30多處洞穴醫療中心。它們大多數建在天然洞穴中，少部分建在巖鹽礦井、人工洞穴中。
當前，洞穴醫療的兩個不同的領域正在實施：放射性溶洞被用來治療慢性運動失調系統的疾病；而有著舒適和清潔空氣的洞穴主要用於慢性呼吸道疾病的治療和康復。其醫療作用和效果，不僅得到現代醫學界和非醫學界人士的支持和認同，而且已經被大量的現代科學觀測和醫學實驗所證實。
洞穴醫療研究揭示洞穴環境系統以一種特殊的形式對人體組織器官產生積極的效果，洞穴內存在能療疾和對人體健康有益的特殊物質或場(如較高的負離子濃度、氣溶膠、共振效應、微量「雜質」等因素)可能是取得良好療效的重要條件。實踐證明，洞穴療法對多種慢性呼吸道疾病有顯著療效，僅就支氣管哮喘而言，目前我國至少有千萬餘患者，全世界則超過1.5億的病人，哮喘病作為嚴重的公共衛生問題正引起世界各國的關注，洞穴醫療將有廣闊的應用前景。
五、人為活動對洞穴物理屬性的幹擾分析（一）對洞穴氣溫的影響
洞穴內的溫度比較穩定，一般一個巨大洞穴系統中的氣溫，接近於當地的年平均氣溫，年較差常不到1℃。
旅遊活動的開展，洞穴的恆溫現象被破壞，總的趨勢是使洞溫不斷升高。專家們對許多洞穴研究後發現，洞溫與洞內燈光照度和旅遊人數呈正相關關係洞穴氣溫升高的因素來自於洞穴的燈光和人體散熱兩方面。燈光是洞穴熱量增加的一個重要原因, 如美國卡爾斯巴德洞穴有1400處照明、65公裡長的電纜、6公裡長的步道、70處公示牌和56處排水，其測量表明，距離1千瓦燈50釐米的巖壁溫度在幾秒鐘內由15℃上升到25℃，相對溼度由95%～100%下降到55%～60%，並形成強烈的上升氣流，還造成方解石石筍上生長文石花，光源附近有藻類和苔蘚類擴散，對美麗的洞穴環境有負面影響，還因生物化學作用而使洞穴鈣質沉積物遭到溶蝕。
人是一個均熱發熱體，在洞內，一個成年遊客產生的熱量相當於100W燈泡所釋放的熱量。如西班牙阿爾塔米拉洞的計算表明，一個年遊客量50萬人的洞穴，遊客平均逗留時間為1.5小時，每年釋放的熱量是128兆瓦。卡斯特拉納洞22年間洞內溫度增加了3℃。
（二）對洞穴溼度的影響
洞穴內的溼度取決於當地自然地理特徵和巖石裂隙以及洞穴所在高度。大多數洞穴內的相對溼度為95%～100%，變化極小。較大的溼度可使各種洞穴沉積形態表面保持溼潤，不僅可使這些堆積物不脫水而風化，同時可使它們在燈光照射下顯得更加美麗。當洞穴溼度小於85%時，在洞中就感到很乾燥，走路都能帶起灰塵，因此對於洞穴景觀的保護及遊人均屬較差。如正在生長的石泡、石枝、石針、鵝管等，其環境溼度在9O%～100%，當環境溼度降到6O%以下時，它們就會逐漸失水變幹。管壁很薄的石枝、石針、鵝管等會在幾分種之內就會被烘乾。
由於洞穴的開放，燈光、通風等使洞穴溼度迅速下降。如在一個1KW光源的照射下，空氣的相對溼度從90%～100%下降到55%～60%遊客在洞穴遊覽時會不斷從體內散發水分，增加洞穴空氣的溼度。據研究，每一遊人每小時蒸發掉約40g水。另外，在燈光的照射下，洞池水及洞壁水等的蒸發量也將增大。
（三）對洞穴CO2的影響
洞穴CO2是旅遊洞穴最主要的環境指標，它對洞內化學沉積平衡、洞石的溶解及遊客的舒適感有直接的影響。洞穴空氣中的CO2必須在5000ppm之下才能使洞穴旅遊活動正常進行。處於原始狀態的洞穴，CO2濃度均≤1000ppm。
旅遊活動開展後，必然使洞內的CO2濃度發生變化。程壽全認為，洞穴大氣中CO2收支取決於遊客呼出量、洞外流入量、洞內流出量、洞內自然生成量和洞穴次生本底量等指標。據此，他建立了洞穴大氣CO2含量的增長模式：洞內CO2含量=遊客呼出量+洞外流入量-洞內流出量+洞內自然生成量+洞穴次生本底量。
要確保洞穴環境系統在受到一定程度的人為幹擾時仍能維持系統穩定性，必須加強洞穴環境系統監測與景觀保護研究，對洞穴環境系統主要因子進行長期監測，研究洞穴環境要素的相互關係及時空變化規律，分析旅遊設施建設、遊覽活動以及洞外環境變化對洞穴環境的影響，評價洞穴環境容量和穩定性。對遊覽過程中可能出現的洞穴環境變化、鐘乳石景觀退化（風化、變黃、變黑等）、燈光植物等技術問題進行分析研究，探討洞穴景觀修復、保護與可持續利用的方案，並在遊覽洞穴中開展試驗研究，如洞穴加水保溼、遊道和燈光改造、客流量控制、利用高濃度碳酸鈣溶液加速鐘乳石復輝等。
洞內CO2含量的增加，會對洞穴沉積物有汙染作用，使色自如玉的碳酸鈣沉積物顏色變黃髮黑，降低其觀賞價值。同時，CO2含量過高會造成遊客心理鬱悶和煩躁，影響遊客的旅遊活動質量，嚴重時還有使遊客發生窒息的危險。
（四）對洞穴風力的影響
風力是洞內空氣對流的表徵。洞穴風速大小及方向變化反映洞穴空氣流動狀況，與洞穴內、外的物質、能量交換有重要關係。旅遊活動對洞內風力的影響主要是緣於不科學的洞內施工，如新開洞口，使洞內空氣形成回流，加劇風力。有些景區為了連接相鄰的兩個溶洞，人為開鑿通道，形成弄堂風，也加劇洞內風速。
洞穴風促進了洞穴內外的能量和物質交換，使洞穴空氣中的溼度明顯降低，加劇了洞內鐘乳石景觀的風化。如北京石花洞開了一個100多米的出口隧道，使80m的景觀遭受風化；雲南彌勒白龍洞開放後由於通風條件改善和白熾燈的照射，石筍、石竹的外皮風化、剝落；路南石林的祭白龍洞的微景觀也是由於洞穴風的作用而遭到嚴重破壞。在貴州的織金洞、獨山神仙洞、雲南建水的燕子洞及河南欒州的雞冠洞等洞中風速較強的洞段都可觀察到巖溶景觀遭受風蝕的現象。
（五）對洞穴生物的影響
一般洞穴深處無光線，沒有光合作用，所以沒有植物生長。原始洞穴僅在洞口附近生長一些低等植物及洞內無葉綠素的菌類。洞穴開放後，許多洞穴生物數量減少甚至絕滅，破壞了洞穴生態系統；更為嚴重的是，由於洞內燈光照明、遊客帶進洞穴的孢子及細菌，引起燈光植物滋生，如貴州織金洞、浙江瑤琳洞、桂林蘆笛巖、北京石花洞及其它許多遊覽洞穴中都有燈光植物生長，有的地方甚至相當嚴重。燈光植物不僅汙染環境，給洞穴景觀帶來不美觀的感覺，而且燈光植物的生長能釋放出CO2和腐植酸，破壞景石的結構，腐蝕景石，使景石變色，觀賞價值大幅度下降引。有的研究者認為，捲曲石因霧而形成，而由於遊客呼吸的飛沫及孢子使凝結核增加，削弱了導致捲曲石生長霧滴的凝結，並增強捲曲石變成珊瑚狀形成物。