溶洞体地层是白云质灰岩和砂质白云岩。16亿年前这里是一片汪洋大海，海底沉积了巨厚的碳酸盐物质，由于地壳抬升，几经苍桑，到一亿年左右，华北地区发生一幕造山运动，北京西山形成。同步产生的地层断裂，在古气候、古地理、古水文地质条件综合作用下，地下水沿断裂带将可溶性极强的碳酸盐地层浸蚀、后经坍塌、冲涮、扩溶，天长日久，便形成了一系列直径大小不一、长短不等的地下水通道，小则几米，大则千米。地壳再次抬升，洞体脱离水面，便进入了漫长的石花成生阶段。水中碳酸盐物质析出，重新在洞内结晶，附生在洞壁、洞顶、洞底，这就是石花。“仙栖洞”是其中之一。洞体中石花在100万年前就开始了它的成生发育过程，直到今天它们仍然各自“成长”、“修饰”、“完善”着自己。

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