Физико-химическое изменение пород в процессе формирования пещерной системы сопровождается появлением новых пещерных отложений, при изучении генезиса которых необходимо установить: 1) источники компонентов осадка; 2) способы их переноса (аллотигенный, аутигенный); 3) механизм осадконакопления.
В Кунгурской пещере распространены обломочные, глинистые, химические, в меньшей степени, вероятно, биохимические и органические, а также антропогенные отложения. Источниками их составных частей являются карстующиеся породы и их компоненты, частично — компоненты вышележащих покровных отложений и осадки, приносимые в половодье рекой, материал, занесенный в пещеру при ее оборудовании и эксплуатации. Преобладают гравитационный, водный, криогенный, воздушный способы переноса компонентов осадка. Механизм осадконакопления определяется фациальной обстановкой пещерного пространства. В Кунгурской пещере намечаются следующие микро- и мезофации:
1. Центральные части гротов, расположенные под формирующимися сводами с обвальными крупноглыбовыми накоплениями.
2. Конусообразные осыпи под органными трубами, осадки которых являются результатом гравитационного перемещения материала, физического и химического воздействия на него капающей воды, химических реакций, протекающих на влажных участках.
3. Нижние части стенок гротов и ниши, где накапливаются мелкообломочные и глинистые продукты физико-химического выветривания пород в виде полиминеральных россыпей.
4. Стенки гротов, благоприятные для роста кристаллических новообразований (гипса).
5. Подземные озера с хемогенными кальцитовыми и гипсово-кальцитовыми пленками на поверхности воды и обломочно-глинистыми карбонатными, местами загипсованными донными осадками.
6. Холодные гроты с ледяными образованиями и россыпями кристаллов гипса, в меньшей степени кальцита, криогенного происхождения.
7. Участки гротов с повышенной концентрацией аэрозольных частиц и сезонными аэрозольными образованиями.
8. Туристские маршруты с антропогенными отложениями.
По данным рентгеноструктурного анализа, проведенного в лаборатории Московского университета В. Г. Шлыковым, в пещере обнаружено 15 минералов:
1) ангидрит — CaSO4,
2) гипс — CaSO4·2H2O,
3) целестин — SrSO4,
4) кальцит — CaCO3,
5) доломит — CaMg(CO3)2,
6) кварц — SiO2,
7) плагиоклаз — (Na,Ca)Al(Al,Si)Si2O8,
8) микроклин — KAlSi3O8,
9) хлорит — водный метаалюмосиликат Mg и Fe слоистой структуры,
10) смектит — глинистый минерал группы монтмориллонита,
11) иллит — глинистый минерал, водный алюмосиликат калия, группа гидрослюды,
12) каолинит — Аl2SiO2O5(OH)4,
13) гетит — Fe3+O(OH),
14) аллофан — аморфный водный силикат алюминия (3 случая),
15) флюорит — СаF2 (1 случай).
Типичны разнообразные формы вторичной кристаллизации гипса и кальцита. Для гипса это одиночные кристаллы, друзы, корочки на поверхности пород и в трещинах; пленки на щебенке; тонкозернистые, пластинчатые, различно ориентированные агрегаты гипса в порах пород; селенитовые прослойки; кристаллы пластинчатой и игольчатой формы, дендриты в глине; кристаллы на дне озер; конкреции в углублениях льда, россыпи кристаллов («гипсовая мука», «сметана»), корочки на поверхности льда; для кальцита — кристаллы и друзы в породах, цемент в рыхлых отложениях, секреции в окатышах, пленки на поверхности озер.
Петрографо-минералогические исследования позволяют выявить геохимические и структурно-текстурные изменения карстующихся пород. Процессы растворения, гидратации, перекристаллизации, карбонатного и сульфатного минералообразования указывают на активную фазу эволюции Кунгурской пещеры.
