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2차 동굴은 기계적 및 화학적 작용으로 형성된다. 이 2가지 작용은 보통 함께 일어나지만, 한쪽 작용이 우세한 경향이 있다.

기계적 기원의 2차 동굴로 흔한 것은 해양석굴이다. 이것은 파도에 노출되어 있는 해안 절벽에 발달한다. 파도 내의 수력학적 압력변화는 틈이 생겨서 약해진 절벽면을 갈라놓는다. 파도에 의하여 운반된 암편과 모래는 약한 암석물질들을 침식시킨다. 이와 유사한 종류의 동굴은 실트와 자갈을 운반하는 물의 기계적 작용에 의해 하천이나 강둑에도 형성된다.

가장 흔한 2차 동굴은 파쇄작용과 기계적 침식에 의하여 약해진 모암이 화학적으로 용해되어 형성된다. 미국 켄터키 주의 매머드 동굴과 뉴멕시코 주 칼즈배드 동굴은 용해동굴의 좋은 예이다. 이런 종류의 커다란 공동은 어떤 자연적인 산(酸 : 물과 탄산의 解離에 의해 생긴 것)을 함유하는 지하수가, 석회암이나 백운암과 같은 석회질 암석의 절리나 단층을 따라 순환하며 용해시킴으로써 형성된다.

지하수면 아래에서 일어나는 이러한 작용은 점차적으로 용해동굴의 특징인 벌집 모양의 통로를 형성한다. 지하수면이 내려가 공동의 물이 빠지게 되면 종유석(鍾乳石)·석순·드레이퍼리(draperie)·유석·헬릭타이트(helictite)와 같은 동굴침전물(speleothem)이 생기는데, 이들은 주변의 석회암이나 백운암으로부터 녹아든 용액에서 탄산염 광물이 침전하여 형성된다.