洞穴沉积物（英语：speleothem）是一种在天然洞穴中积累的地质沉积物。 由于碳酸盐溶解反应，它们通常形成于钙质洞穴中。 根据它们的沉积历史和环境，这些沉积物形成多种形式，由于它们的化学成分、生长缓慢和在洞穴中的保存，使它们成为研究古气候最佳材料之一。
洞穴沉积物已发现300 多种洞。 都是钙质的，由碳酸钙 (CaCO3) 矿物（方解石或文石）组成。 少有的是由硫酸钙（石膏或芒硝）或蛋白石制成。 纯碳酸钙或硫酸钙的洞穴沉积物呈半透明无色。 含氧化铁或铜则呈红棕色。含氧化锰会使颜色加深，例如黑色或深棕色。 若含泥土和淤泥，则呈棕色。
许多因素影响洞穴沉积物的形状和颜色，包括岩石和水的化学成分、渗水率、水流方向、洞穴温度、洞穴湿度、气流、地上气候和地上植物覆盖。 较弱的水流和较短的下落距离会形成较窄的石笋，而较大的水流和较大的下落距离往往会形成较宽的石笋。
大多数洞穴沉积物的形成涉及碳酸钙化学反应，含有由方解石或文石矿物的石灰岩或白云岩等岩石， 在较高的二氧化碳 (CO2) 和较低的温度环境下，碳酸盐矿物容易溶解。 钙质洞穴通过碳酸盐溶解反应形成，雨水与土壤 中的CO2 反应，产生弱酸性水如下：
当酸性水从地表穿过碳酸钙岩石到达洞穴顶部时，它会通过以下反应溶解基岩：
当溶液到达洞穴时，因为洞穴中的 CO2 较低，通过以下反应驱动 CaCO3 沉淀：
这些沉淀物的积累形成滴石（石笋、钟乳石）和流石，这是洞穴的两种主要类型。
洞穴沉积物的横断面可以提供类似于冰芯或树木年轮的古气候记录。 起缓慢的几何生长和含放射性元素的结合使洞洞穴沉积物，能够通过放射性碳测年和铀-钍测年，能准确和精确地测出，第四纪晚期的年代，前提是洞穴是一个封闭系统并且沉积物没有经过再结晶 。 氧 (δ18O) 和碳 (δ13C) 稳定同位素用于追踪过去 ~500,000 年间降雨温度、降水和植被变化的变化 , 降水量的变化能改变了洞穴沉积物生长环的宽度：间距小的生长环环表示降雨量少，间距较宽表示降雨量较大，而较密的生长环表示水分较高。计数滴速和水滴中微量元素的分析能推测短期气候变化，例如厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 气候事件。 在俄克拉荷马州理查兹斯普尔地区采石场， 有一个暴露在地表但被充填的洞穴。从中提取了早期二叠纪的气候数据，而获得2.89 亿年前的气候变化的资讯。
洞穴有多种形式，具体取决于水是滴落、渗出、凝结、流动还是形成于池塘。 许多洞穴因其与人造或自然物体的相似性而得名。 洞穴的类型包括：
