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下龍灣的石灰岩地形主要是由石灰石組成。而石灰石是方解石構成的沉積岩。方解石的主要來源通常是海洋生物的屍體沉降累積,加上來自陸地的落枝腐物殘渣與泥沙一起在河或海床上累積。而下龍灣的石灰岩地形是喀斯特地形的一種。當大量一層層的高灰質石灰岩經年累月的遭受東南亞濕悶氣候的侵蝕,無數年之後,水滴慢慢滲透和擴大岩石間的裂縫而形成巖洞與穴窟,較脆弱的層面墜落後成為今日極具特色的巖崖。
地表水沿灰岩內的節理面或裂隙面等發生溶蝕,形成溶溝,原先成層分佈的石灰岩被溶溝分開成石柱或石筍。
地表水沿灰岩裂縫向下滲流和溶蝕,超過100m深後形成落水洞。
從落水洞下落的地下水到含水層後發生橫向流動,形成溶洞。
隨地下洞穴的形成地表發生塌陷,塌陷的深度大面積小,稱坍陷漏斗,深度小面積大則稱陷塘。
地下水的溶蝕與塌陷作用長期相結合地作用,形成坡立和天生橋。
地面上升,原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林,地下水的溶蝕作用在舊日的溶洞和地下河之下繼續進行。
經過二億五千萬年多 的水流或冰川的搬運、沉積、侵蝕慢慢形成的下龍灣石灰岩地形。