山西冰洞的形成原因主要包括以下几点：

洞穴、水源、低温和时间的积累

冰洞的形成需要洞穴、水源、低温和时间的积累。在山西省的这个冰洞中，这些条件都被满足。这个冰洞位于山区，地质构造复杂，有利于洞穴的形成。同时，山西地区年降水量较大，可以提供充足的水分。而低温条件则是由于山西地处内陆，冬季寒冷且持续时间长，使得水分能够以固态的形式存在。经过数百万年的累积，冰层逐渐增厚，最终形成了我们现在看到的冰洞。

冰川作用

冰洞的形成过程与冰川上的融水有关。冰川上的融水在流动过程中，往往形成树枝状的小河网，时而曲折蜿蜒，时而潜入冰内。在一些融水多面积大的冰川上，冰内河流特别发育。当冰内河流从冰舌末端流出时，往往冲蚀成幽深的冰洞。洞口好像一个或低或高的古城拱门。

地质结构和水文地质条件

冰洞的形成还可能与地质结构和水文地质条件有关。该地区在地质时期曾经是岩溶发育区，并且经历了温暖潮湿的气候作用，逐渐形成石灰岩溶洞。同时，该地区曾经是山岳冰川发育区，在第四纪冰期及间冰期时，大量的积雪、冰川融水甚至破碎冰块堆积于洞中，经过复杂的物理变化，融化和重新凝结，再加上大气降水的不断渗入，在溶洞内形成各种形态冰物质的广泛分布现象。

特殊地质结构和制冷机制

有专家认为，冰洞的形成是岩石下有某种制冷机制，产生制冰的效果。这种机制不仅能保持洞中的温度，并且仍在日复一日地结冰，再加上相对较高的地理位置，以及洞口位置的巧合，因此，形成了这么一个神奇的冰洞。

地理位置和气候条件

冰洞的地理位置和气候条件对其形成也有重要影响。例如，宁武县万年冰洞位于海拔2300米，年均气温仅1℃，近于零度。冰洞还有独特的地理位置，它位于北西向的支沟中，冬天面迎西北风，温度极低；夏天温暖的东南风被山脊所挡。这些条件复合，终成万年不化之冰洞。

综上所述，山西冰洞的形成是多种因素共同作用的结果，包括地质构造、水文地质条件、气候条件以及可能存在某种制冷机制等。这些因素共同作用，经过数百万年的累积，最终形成了我们今天看到的冰洞。