Пещеры обычно состоят из множества проходов (коридоров) и залов (гротов), размеры которых могут быть самыми различными... Так, российский ученый-спелеолог Г. А. Максимович по протяженности делит пещеры на громадные (длиной более 120 км), очень большие (100 – 25 км), большие (25 – 1 км), значительные (1000—250 км), небольшие (250 - 10 м) и малые (мене 10 м). Уральские пещеры в большинстве своём относятся к трем последним группам.
По дну пещер часто протекают подземные реки, встречаются многочисленнее озера. Их режим определяется местным климатом и колебаниями уровней воды в ближайших водных бассейнах. Зимой в умеренных широтах многие подземные озера полностью промерзают, весной уровень в них резко повышается и некоторые коридоры и гроты надолго затопляются.
Особая эстетическая и научная ценность пещер — капельники: сталактиты и сталагмиты (от греческого «сталак» - капля) и другие натечные образования (каменные водопады и занавеси, сталагнаты и пр.). Окрашенные химическими примесями в различные цвета, все эти оригинальные формы подземного рельефа придают пещерам сказочную красоту (не зря подобные гроты называются грот Сказка, Сказочный и т. п.). Образование натечных форм связано с постепенным просачиванием воды сквозь трещины карбонатных пород. Даже самая малая капля воды насыщена известью. Капля за каплей вода просачивается из трешин и падает вниз или стекает по потолку и стенам. С течением времени на потолке пещеры образуется бугорок, который, разрастаясь, превращается в сосульку — сталактит. В некоторых пещерах с потолка свисает целый лес таких сосулек, длина их может достигать нескольких метров. Известь выделяется и из капли, упавшей на пол пещеры. В таких случаях навстречу сталактитам растут вверх известняковые конусы, или сталагмиты. Сросшиеся вместе сталактиты и сталагмиты образуют колонны — сталагнаты.
Натечные образования – не только красочное убранство пещеры. Они служат мерилом возраста самих пещер и их отдельных гротов, а следовательно, могут быть использованы для определения абсолютного возраста горных пород конкретной местности. Интенсивность роста кальцитовых сталактитов в разных подземных полостях и в различных природных условиях изменяется, по данным Максимовича, от 0,03 до 35 мм в год, т. е. крайне медленно. Следовательно, если от сталактита отломлено 30—35 см—утрачена история пещеры за 10 лет!
Сталагмиты, формирующиеся на полу пещер, в поперечном срезе слоисты: чередуются концентрически расположенные белые и темные слои от 0,02 до 0,07 мм толщиной.
Исследования чешского спелеолога Ф. Витасека показали, что нарастающие сталагмитовые слои представляют полугодичный продукт, где белые тона отвечают зимнему периоду, а темные — летнему (теплые воды имеют повышенное содержание примесей — гидроокисей металлов и органических соединений). Подсчитав в срезе число парных слоев, нетрудно определить возраст сталагмита, а также подземных полостей, в которых он сформировался. Возраст некоторых пещер Чехословакии составил 600 000 лет! По данным Максимовича, возраст сталагмита из Кизеловской (Виашерской) пещеры, имеющего в поперечнике 70 см, равен 2500 лет.
Уральская карстовая страна — одна из крупнейших в России. По числу полостей она занимает одно из первых мест, здесь известно более 500 полостей. Только за последние 10 лет спелеологами Урала открыто и обследовано около 100 пещер и природных шахт.
У истоков изучения карста в России и на Урале стоял В. Н. Татищев, который столкнулся с этим явлением в свой первый же приезд на Урал. Летом 1720 г. он услышал от местных жителей о. «песчере» и многочисленных «рвах». Исследовав Кунгурскую пещеру, Татищев обратил внимание на широкие подземные гроты, «якобы великие палаты» и «уские и едва проходимые скважины», также обнаружил подземное озеро; по его подсчетам длина пещеры около версты (теперь — 5,6 км).
Ему были известны и другие проявления карста: исчезающие речки, подземные ключи, особенно «по речке Ирени и реке Иргине, в селе Ключах, близ городка Серги». «...Провальные ямы (карстовые воронки) и пещеры возникают не везде, а только на плоских высоких горах», которые под поверхностными породами имеют «известной или гипсовый камень». Это было важным географическим открытием, так как современники Татищева объясняли происхождение подземных пустот следствием «подземного огня», передвижениями «подземного зверя мамонта», всемирным потопом или действием рук человека.
С 1952 г. на Урале работает Кунгурский научно-исследовательский стационар, созданный на базе Уральского филиала карстово-спелеологической станции при Московском университете. Сейчас он находится в ведении Уральского научного центра.
В 1964 г. в Перми при государственном университете им. А. М. Горького по инициативе профессора Г. А. Максимовича (1904—1976), автора многочисленных работ о карсте вообще и об уральском карсте в особенности, был основан первый в России и шестой в мире Институт карстоведения и спелеологии (с 1975 г. Всесоюзный — ВИКС). Он объединяет научных сотрудников вузов и исследовательских институтов Урала, а также координирует исследования карста и пещер Крыма, Кавказа, Подолии, гор Средней Азии и других районов страны.
Основная часть уральских пещер и карстовых проявлений сосредоточены на западном склоне в полосе так называемого Предуральского краевого прогиба—меридионально вытянутого тектонического погружения, сложенного комплексом осадочных пород палеозоя, здесь же выпадает значительное количество атмосферных осадков, обильны подвижные подземные воды и относительно пологи склоны гор.
Самая большая уральская пещера — по глубине и длине ходов — Кутукская, или Сумган-Кутук, расположенная в 30 км на восток от пос. Нугуш (бассейн р. Белой),— памятник природы в Башкирии. Ее длина более 10 км, глубина—130 м. Другие значительные пещеры находятся в Пермской области: Дивья на р. Колве (9700 м длины), Виашерская, или Кизеловская (7115), Кунгурская (5600), Геологов (3200), Мариинская (1000) и Медвежья (690).
В Свердловской области пещер немного, большая часть их находится на юго-западе, в долинах средних течений рек Серги и Чусовой. На восточном склоне Уральских гор пещер мало, так как здесь преобладают массивные кристаллические породы и осадков вдвое меньше, чем на западе этой горной страны. Все же в пределах восточного склона Среднего Урала, преимущественно в обнажениях долин рек Алапаевского, Режевского, Сухоложского и Каменского районов, распространены небольшие и малые, «слепые» (мешкообразные, т. е. имеют один вход — выход) пещеры; наиболее значительная — Смолинская.
Пещеры Урала издавна посещаются и давно описаны. Первое описание Кунгурской пещеры связывают с именами С. У. Ремезова (1703) и В. Н. Татищева (1736). Капова пещера на Южном Урале «при реке Белой» описана П. И. Рычковым — известным исследователем природы Южного Урала в 1762 г., а его сын Н. П. Рычков — участник академических экспедиций на Урале, дал описание Дивьей пещеры (1770). В том же году академик И. И. Лепехин посетил) и описал Капову и Кунгурскую пещеры. Кизеловская пещера известна с середины прошлого века. В наши дни на все эти пещеры составлены новые планы, даны их описания.
В горной части Свердловской области пещер немного, и они невелики; почти все они объявлены памятниками природы. Наибольшей популярностью для осмотра пользуются самые большие — Дружба (в долине р. Серги, Нижнесергинский район) и Смолинская (в долине р. Исети, Каменский район).
Пещера Дружба. Впервые описана действительным членом Уральского общества любителей естествознания (УОЛЕ) А. В. Барановским в записках этого общества за 1873 г. В статье «Несколько слов о так называемой пещере Дружба в Нижнесергинской даче» читаем: «Имя ей дано первыми посетителями и написано у входа красной краской». Интересно в связи с этим замечание Н. К. Чупина, известного историка и общественного деятеля прошлого века, опубликованное там же после статьи Барановского: «...Сентиментальное название «пещера Дружба», которым вздумалось когда-то окрестить пещеру, конечно, никогда не сделается географическим и не перейдет в народ, хотя бы оно было написано краской при входе, но и высечено на скале». Как видим, Н. К. Чупин ошибся: название пещеры живет в народе уже более ста лет, пещера эта постоянно посещается.
Пещера расположена в долине р. Серги в 2 км от ст.: Федотовом логу. Она состоит из системы коридоров, гротов общей протяженностью в 500 м, подземных озер и ключей. В пещере нет или почти нет кальцитовых натечных образований. В свое время это обстоятельство поразило Барановского, и он дал почти правильное объяснение: в пещере своеобразный микроклимат, зимой все подземные ручьи, и озера замерзают, стены и потолок покрываются слоем льда, в связи с чем натечные образования не формируются. В настоящее время натечная кора и небольшие колонны известны в ходе над гротом Призывников. Уровень подземных водотоков определяется уровнем р. Сергии,правого притока Уфы, поэтому весной пещера значительно заливается. В память о первоописателе пещеры студенты Свердловского педагогического института, снимавшие в 1958 г. под руководством Р. Б. Рубель первый план пещеры, назвали один из ее передних гротов гротом Барановского. Есть в пещере и ряд других подземных залов, среди которых наиболее интересны трехъярусный грот Этажерка, гроты Спелеологов и Кастере (названный так в честь современного французского спелеолога, исследователя пиренейских пещер). В зимнее время в связи с минусовой температурой в пещере образуется множество ледяных сталагмитов, нередко весьма причудливой формы. Изредка в пещере зимуют летучие мыши, но их немного.