Termins “alas” tiek izprasts dažādi. Izšķir īstās alas, kuru ieeja ir šaurāka par telpām alas iekšienē, un neīstās alas, kuru ieeja ir tās platākā vieta. Nišas un grotas ir par alām seklākas iedobes iežos.

Pasaulē ir milzīgs daudzums pamestu pazemes raktuvju, arī pagrabi un citas pazemes roces, kuru vide daudzējādi ir līdzīga dabīgajām alām. Tās tradicionāli netiek uzskatītas par alām. Tomēr robeža starp dabīgām un mākslīgi veidotām pazemes telpām nav ļoti izteikta.

Alas veidojas tekoša ūdens, viļņu, vēja, kā arī vulkānisko un tektonisko spēku ietekmē. Ar alu izpēti nodarbojas speleoloģija, alas pēta zinātnieki – speleologi. Pastāv arī amatieriska alu pētniecība un laika pavadīšana, apmeklējot alas (angļu caving, potholing, spelunking).

Alās ir nepieciešams apgaismojums, aizsargķivere un īpaši kombinezoni. Vertikālās alās ir nepieciešamas virves, karabīnes, āķi stiprināšanai, īpašas nolaišanās un pacelšanās ierīces. Ar ūdeni pildītās alās tiek izmantoti akvalangi.

Alās par ejām sauc dažādas formas un rakstura tuneļus, plaisas un atvērumus, pa kuriem alā var pārvietoties. Plašas ejas dēvē par galerijām, bet lielākas telpas – par zālēm. Ejas, kas ved stāvi vai vertikāli lejup, ir akas. Ar ūdeni aizpildītas ejas, kur nepieciešama niršana, dēvē par sifoniem. Ļoti šaurām alu ejām latviešu valodā nav termina. Iespējams, tās varētu dēvēt par spraucēm (no vārda “izspraukties”).

Alu ejas var novietoties vairākos augstuma līmeņos jeb stāvos. Vairāku alu savienojumus sauc par alu sistēmām. Alās var būt upes un ezeri.

Vertikālās alas, kuru ejas pārsvarā ved lejup un augšup, mēdz dēvēt par bezdibeņiem.

Ar alu garumu saprot visu alas eju, ieskaitot zāļu summāro kopgarumu. Alas dziļums ir augstumu starpība starp alas hipsometriski augstāko un zemāko daļu.

Minerālu, kalcīta un aragonīta veidojumus, kas kristalizējas un izgulsnējas alu vidē, dēvē par lāseņiem (angļu speleothems). Ir stalaktīti, stalagmīti, kolonnas, drapērijas un virsmas pārklājošie lāseņi. Atšķirīgas formas lāseņi veidojas alās stāvošajā ūdenī. Gar ūdensmalu kristalizējas un aug apmalīte – veidojas gūru vanniņas, zem ūdens – sfēriski smailu kristālu veidojumi jeb korallīti (angļu corallites, coralloides), bet seklumā zem pilošajām palāsēm veidojas alu pērles.

Lāseņu veidošanos izraisa ogļskābās gāzes (CO₂) izdalīšanās no pazemes ūdeņiem, kad tie no šaurām plaisām un porām nonāk atklātajā alu telpā: CaHCO₃⁺ + HCO3^- → H₂O+CO₂↑+CaCO3↓

Gāzu sastāva īpatnību, iztvaikošanas un kapilāro spēku ietekmē atsevišķās alās vai to iecirkņos var veidoties dažādi trausli veidojumi, kā heliktīti (angļu helictites), kas ir kalcīta un aragonīta veidojumi, antoīdi (angļu anthoides) – ģipša, anhidrīta un citu sulfātu veidojumi, alu ziedi (angļu cave flowers) un cita veida ļoti trausli veidojumi.

Karsta procesi ir tie, kuru rezultātā rodas vislielākais skaits alu. Karsta process ietver ieža šķīšanu (korozija), izšķīdušā materiāla aizskalošanu (transports) un straumju mehānisko iedarbi (erozija).

Pasaules lielākās alas un garākās karsta alu sistēmas ir veidojušās kaļķakmens un ģipšakmens izplatības areālos.

Karbonātiežos (kaļķakmeņos, dolomītos un marmoros, un karbonātus saturošos slānekļos, smilšakmeņos u. c.) materiāla šķīšana notiek, mijiedarbojoties ar vāji skābiem (ogļskābe, organiskās skābes) pazemes ūdeņiem (H⁺ + CaCO₃ -> CaHCO₃⁺).

Izplatītas ir arī ģipšakmens karsta alas.

Atsevišķās valstīs (Irāna, Izraēla) ir sastopamas akmenssāls karsta alas. Garākās sāls alas ir Malhama ala Izraēlā (10 km) un Namakdana ala Irānā (6,5 km).

Atsevišķās alās kā šķīdinātājam būtiska nozīme ir sērskābei (hipogēnās alas). Piemēri ir alas Ņūmeksikā, Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV), lielākā ala šeit ir Lečugilla; nelielā Moviles ala Rumānijā u. c. Hipogēno alu ūdenim un lāseņiem ir daudzveidīgs ķīmiskais un minerālu sastāvs – sastopami ģipša, barīta, celestīna u. c. minerālu veidojumi.

Pazemes erozija ir izplatīta klastiskos (drupu) iežos, galvenokārt smilšakmeņos un kvarcītsmilšakmeņos. Venecuēlas plakankalnēs (spāņu tepui) atrodas garākās no pazemes erozijas alām – līdz 23 km. Nelielu alu veidošanos var aizsākt un veicināt sufozijas process – ieža struktūras vājināšanās, kad sīkākās daļiņas tiek iznestas lēnas, lamināras ūdens plūsmas ietekmē. Rezultātā paveras ceļš straujākai, turbulentai pazemes ūdeņu plūsmai, kas ar straumes spēku turpina veidot alu. Tādējādi notiek pazemes erozija (angļu piping).

Gar upju straujtecēm un gultnes izliekumos, kur straume aktīvāk iedarbojas uz krasta nogāzi veidojošajiem iežiem, var notikt atsevišķu irdenāku slāņu vai plaisainu iecirkņu izskalošana. Tad veidojas nišas, pārkares un nelielas alas.

Tās ir alas, kas veidojušās zem ledājiem ledāja kušanas ūdeņu spiediena gradienta ietekmē. Ūdens filtrējās caur ledāja gultnes iežu slāņiem no lielāka spiediena apgabala mazāka spiediena virzienā. Ūdens plūsma un spiediens pastiprināja sufozijas, korozijas un erozijas procesus. Šādas izcelsmes alas ir sastopamas, piemēram, Norvēģijā (fjordu nogāzēs), Austrijas Alpos glaciālo ieleju nogāzēs un, domājams, arī Latvijā – Gaujas un citu senleju nogāzēs.

Tās ir Zemes iekšējo spēku kustību rezultātā radušās alas – parasti kā vertikālas vai slīpas iežos pavērušās plaisas. Parasti tās veidojas zemestrīču rezultātā.

Pie tektoniskām pieskaita arī izplatītu alu paveidu, kas ir gravitācijas deformāciju (plaisu, nobrukumu) alas. Veidojas stāvās nogāzēs, iežu blokiem noslīdot pa atskaldnības plaisām vai nobrūkot. Parasti nav ļoti garas; sastopamas tur, kur ir atbilstošas stāvas nogāzes. Veidojas jebkura sastāva iežos, arī izturīgos granītos. Piemērs – Hoverberga ala Zviedrijā, kas ir izveidojusies ļoti izturīga riolīta porfīra kalna nogāzē.

Tukšumi lielu dimensiju akmens bluķu nobirās (angļu talus caves). Parasti alas ir ļoti nelielas, tomēr atsevišķos gadījumos var sasniegt pat vairāku kilometru garumu.

Iežu bloku pārvietošanos izraisa kustīgo ledāju ietekme. Sastopamas kvartāra perioda un mūsdienu ledāju izplatības teritorijās, visbiežāk t. s. aunapieru (franču roche moutonnée) reljefā, zem un starp ledāja pārbīdītiem iežu blokiem. Latvijā šāda izcelsme ir Bruņa alai dolomītos pie Amatas.

Veidojas lavas tukšumos, kur karstā un šķidrā lava iztek no jau atdzisušās un sacietējušās lavas virskārtas pārsega. Tās ir izplatītākas šķidrākajās, tumšajās bazalta lavās.

Lielākā no lavas alām ir Kazumura Havaju salās – 65 km garš sarežģītas uzbūves tunelis, kas izvietojies Kilauea vulkāna nogāzē ar 1100 m augstumu starpību tā galos. Tunelis veidošanās gaitā, iežiem kūstot, vietumis ir daļēji iedziļinājies senākos lavas slāņos.

Sastopamas arī vertikālas lavas alas, kas veidojušās, lavas līmenim pazeminoties iepriekš ar lavu pildītā kanālā. Šāda veida akās un bezdibeņos mēdz uzkrāties dzīvībai bīstamas vulkāniskās gāzes.

Lavas alas attālinātā izpētē konstatētas arī uz Mēness un Marsa.

Veidojas gan kalnu ledājos, gan segledājos. Ledus kustības rezultātā – kā daudzveidīgas plaisas, ledus kušanas rezultātā – kā bergšrundi jeb plaisas starp ledāja malu un blakusesošo iezi. Garākās no ledāju alām ir kušanas ūdeņu noteces gultnes, kanāli, tuneļi, kuru veidošanā noteicoša nozīme ir ledāja iekšienē un zem tā plūstošajiem kušanas ūdeņiem.

Kušanas ūdeņi ledāja iekšienē iekļūst pa vertikālām akām – ledāja ūdensrijējiem (franču moulin, angļu glacier mill). Garas un ledāja gultnei paralēlas ejas veidojas, kur straumes plūst pa ledāja un pagulošo iežu virsmu, arī iegraužoties tajos. Tajās var iekļūt no ledāja malas, kušanas ūdeņu izplūdes vietās, sezonā, kad ūdens noplūde ir samazināta.

Veidojas jūru un ezeru stāvkrastos viļņu erozijas ietekmē. Alas parasti ir nelielas, nišu un grotu veida. Labāk tiek izskaloti irdenāki ieži, piemēram, smilšakmeņi, neizturīgāki starpslāņi un plaisu iecirkņi. Izvirzītos krasta posmos mēdz veidoties alas kā abos galos atvērti tuneļi un arkas.

Sastopamas zem jūras un iekšzemes ūdenstilpju lediem.

Veidojas arīda klimata teritorijās, kur vēja nestās daļiņas erodē iežu nogāzes un izciļņus.

Daudzos gadījumos alu izcelsme var būt neskaidra un grūti nosakāma. Bieži var būt gadījumi, ka nelielas dēdēšanas rezultātā radušās nišas vai grotas ir cilvēku mākslīgi paplašinātas. Alas mēdz rakt dažādi dzīvnieki, āpši, lapsas u. c. Ilgstošākā laikā sākotnējās dzīvnieku raktās alas var paplašināties vēja, sala un tekošā ūdens ietekmē.

Ārpus ģeotermāli aktīviem reģioniem temperatūra alās ir tuva gada vidējai temperatūrai attiecīgajā vietā. Izšķir siltās un aukstās alas. Aukstās, kuru ejas no ieejas ved uz leju, ziemā tiek pastiprināti izdzesētas, tajās arī vasarā var būt sastopams ledus, jo īpaši, ja ir labvēlīga eju konfigurācija, lai ziemā nonāktu nokrišņu vai lavīnu sniegs. Savukārt siltajās alās, kuru ejas ved augšup, aukstais gaiss nevar iekļūt, un tur arī ziemā saglabājas relatīvi augstas temperatūras.

Alās bieži novērojama gaisa velkme, jo īpaši, ja alām ir vairākas ieejas, kas atrodas hipsometriski atšķirīgos augstumos.

Būtiski alu klimatu ietekmē tajās esošās ūdensteces.

Alu pastāvēšanas ilgums var būt ļoti atšķirīgs. Senākās zināmās alas varētu būt Venecuēlas Kanaima (Parque Nacional Canaima) un Jaua Sarisarinama (Parque nacional Jaua-Sarisariñama) nacionālo parku alas, kas ir veidojušās cietu kvarcītsmilšakmeņu ietvaros un pastāv 30–40 miljonus gadu. Iespējams, ka atsevišķas alas Austrālijā un Dienvidāfrikā varētu būt arī vecākas, tomēr šiem datiem nav pārliecinošu pierādījumu.

Lielākās karsta alas un alu sistēmas sastāv no dažāda vecuma daļām. Senāko karsta alu daļu vecums varētu būt līdz dažiem miljoniem gadu, bet vairumam alu tie ir daži desmiti līdz simti tūkstoši gadu. Ilgākā laika posmā Zemes virsmas denudācija sasniedz alu griestus un tās beidz pastāvēt.

Lavas alu vecums ir neliels – no dažiem simtiem līdz desmitiem tūkstošiem gadu, bet var būt saglabājušās arī senākas.

Visjaunākās ir pašlaik notiekošu ģeoloģisko procesu (vai tādu, kas turpinās) veidotas alas – to vecums un mūžs var būt mērāms arī tikai dažās dienās vai gados.

Alas ir būtiskas kā ģeoloģiskā mantojuma vietas. Alu lāseņi bieži ir nozīmīgi kā reti un unikāli ģeoloģiski veidojumi, kas glabā liecības par ģeoloģisko vēsturi.

Vēsturiski alas ir tikušas izmantotas kā pastāvīgi vai īstermiņa mājokļi. Nozīmīgākās paleolīta un citu laikmetu senā cilvēka un viņa dzīves vides atlieku atradnes, kas ir desmitiem tūkstošu gadu senas, saistās ar alām. Alās tiek atrasti arī seno un izmirušo dzīvnieku kauli.

Atsevišķās alās kara laikā ir bijušas ierīkotas ražotnes, tās izmanto kā pagrabus, noliktavas un slēptuves.

Mūsdienās alas tiek izmantotas kā apskates vietas. Pasaules populārākās alas apmeklē miljoniem cilvēku. Lai varētu uzņemt lielu apmeklētāju plūsmu, alas tiek aprīkotas, labiekārtotas, arī būtiski pārveidotas – piekļuvei tiek izcirsti tuneļi, ierīkots apgaismojums, izbūvētas metāla vai betona kāpnes, celiņi, alu iekšienē izbūvēti dzelzceļi, laivu piestātnes.

Eiropas Savienībā (ES) alas ir noteiktas par aizsargājamiem biotopiem – netraucētas alas (ES kods 8310) un daļēji vai pilnībā ar ūdeni pildītas jūras alas (ES kods 8330). Praksē netraucētu alu kategorijā tiek iekļautas visas sauszemes alas, ja vien tās nav pilnīgi pārveidotas vai degradētas.

Sāls alas tiek izmantotas medicīnā.

Alu vide ir ļoti trausla un viegli degradējama. Alu lāseņi ir trausli veidojumi, kas nekontrolēta apmeklējuma apstākļos ļoti ātri iet bojā vai degradējas. Pārvietojoties alā, apmeklētāji ienes dubļus un organiskās vielas, kas uz gaišajiem minerālajiem veidojumiem paliek un turpmāk ir redzamas pat pēc viena pieskāriena. Alās, kurās nav aktīvas gaisa caurplūdes vai ūdensteču, pat neredzamās apmeklējuma atstātās pēdas, kā dūmu, urīna vai fekāliju smakas, saglabājas gadu desmitiem.

Lai novērstu negatīvās ietekmes, alu ieejas tiek aprīkotas ar masīvām slēdzamām durvīm un apmeklējuma atļaušanai tiek izvirzīti dažādi nosacījumi.

Parasti alu uzraudzību veic dabas aizsardzības vai speleologu organizācijas. Apmeklētāji drīkst pārvietoties tikai gida pavadībā pa iezīmētām trasēm; savi atkritumi un fizioloģiskie izdalījumi ir obligāti jāsavāc un jāiznes no alas.

Teritorijās ap lielākajām alām tiek veidotas īpaši aizsargājamas dabas teritorijas – liegumi, ģeoparki, nacionālie parki un citas.

Lai sekotu līdzi situācijai alās un laikus novērstu apdraudējumus, tiek veikts alu monitorings. Monitoringa mērķi, kā tas ir fiksēts 2022. gadā notikušās 6. Eiropas speleologu konferences gala dokumentos, ir sekošana gan bioloģiskās daudzveidības, gan ģeoloģiskā mantojuma vērtību saglabāšanai alās.

Pasaules speleologus un amatieru pētniekus apvieno Starptautiskā Speleoloģijas savienība (Union Internationale de Spéléologie, UIS), kurai pievienojušās 48 valstis, bet Eiropā – Eiropas Speleoloģijas federācija (Fédération Spéleólogique Européenne, FSE). No Baltijas valstīm minētajās organizācijās ir pārstāvēta Lietuva – Lietuvas Speleoloģijas asociācija (Lietuvos speleologijos asociacija). Lielākajā daļā pasaules valstu pastāv nacionālās speleoloģijas biedrības, federācijas vai asociācijas, kas koordinē un vada šo valstu speleologu pētījumus, kā arī dažādas biedrības, klubi, neformālas grupas, kas organizē ekspedīcijas, pētījumus un izdara nozīmīgus atklājumus pasaules alās.

Ir virkne nozaru un apakšnozaru, kas ir saistītas ar speleoloģiju: alu ģeoloģija, hidroģeoloģija, bioloģija, medicīna.

Alu izpēte sākas ar alu uzmērīšanu, karšu, plānu, griezumu izzīmēšanu. Uzmērīšana alās nav vienkārša, jo pazemē nav iespējams izmantot satelītu signālus, ir tumšs un bieži ir citi nelabvēlīgi apstākļi. Tradicionāli izmantoja kompasu un mērlenti, mūsdienās – lāzera tālmēru.

Pazemes straumju izsekošanai tiek izmantota ūdens iekrāsošana.

Alu izcelsmes apstākļu noskaidrošanai būtiski ir izpētīt ģeoloģisko situāciju – iežus, tektoniskās īpatnības, hidroģeoloģiskos parametrus. Alu vecuma (ģeohronoloģiskie) pētījumi tiek veikti, izmantojot izotopu datus no alu lāseņiem. Alu lāseņi ir arī mineraloģiski interesanti. Nereti alās tiek atrastas fosilijas – gan no ietverošajiem iežiem izskalotas, gan paliekas no alās mitušajiem organismiem.

Alu bioloģijas pētījumi ir vieni no plašāk veicamajiem, jo alu vide ir mājvieta un ziemošanas vieta sikspārņiem un citiem īpašiem dzīvajiem organismiem. Lielajos alu izplatības reģionos tiek atrastas daudzveidīgas endēmu dzīvnieku, galvenokārt bezmugurkaulnieku, sugas.

Pasaules lielākās alas ir karsta alas, lielākā daļa atrodas kaļķakmens iežos, bet ļoti garas ir arī ģipšakmens alas. To novietojums ir augstu kalnu priekškalnēs un zemākos kalnos. Alu izpēte pasaulē ir ļoti aktīva, tāpēc garāko un dziļāko alu saraksti un skaitļi tajos pastāvīgi mainās.

Lielākā daļa Eiropas un Āzijas garāko un dziļāko alu atrodas kalnu rajonos – Alpu–Himalaju orogēnajā joslā – un ir saistītas ar kilometriem bieziem triasa, juras un krīta sistēmu kaļķakmeņu slāņiem.

Kopumā pasaules alas ir saistītas ar visdažādākā vecuma iežiem – no proterozoja eonotēmas līdz pat visjaunākajiem.

Pasaulē garākā Mamuta (Flinta–Mamuta) alu sistēma (686 km) un tai blakusesošā 212 km garā Fišera grēdas alu sistēma atrodas Ziemeļamerikas vidienē, rietumos no Apalaču kalniem, karbona sistēmas kaļķakmeņos.

Visgarākās ģipšakmens alas atrodas Ukrainā, Podolijā, Karpatu priekškalnē. Karstam pakļauti ir paleogēna (miocēna) ģipšakmeņi, garākā no alām – Optimistična.

Tilpuma noteikšana alām ir sarežģītāka par garuma un dziļuma noteikšanu. Nosakot tilpumu, nepieciešama telpas griestu precīza skenēšana. Šādi mērījumi ir veikti tikai atsevišķās vietās.

Plašākā pazemes telpa (laukuma ziņā) atrodas Malaizijas Borneo salā, Gua Nasib Bagus alā, kur paleogēna un neogēna sistēmu rifu kaļķakmeņos ir izveidojusies milzu zāle, kas ir 154,5 tūkstošus m² plaša un 9,58 miljonus m³ tilpumā.

Pati apjomīgākā atsevišķā telpa alā ir Miao zāle – 10,78 miljonus m³ un 118 tūkstošus m² plaša Gebihes alu sistēmā Ķīnā karbona un perma sistēmu kaļķakmeņos.

Šāda paša vecuma kaļķakmeņos Son Doong alu sistēmā Vjetnamā atrodas plašākā un apjomīgākā alas eja, tās galerija ir 38,4 miljonus m³ tilpumā, tā ir ap 5 km gara un vairāk nekā 140 m augsta un plata lielā daļā no sava kopgaruma.