Пещеры образуются вследствие растворения горных пород и выноса их водой. Чаще всего этими веществами бывают карбонаты кальция (кальцит) и водный сульфат кальция (гипс). Помимо этого, крупные пустоты и даже пещеры могут появляться в областях развития мерзлых толщ при вытаивании значительных скоплений подземных льдов. Процесс теплового воздействия на мерзлые горные породы, приводящий к вытаиванию подземных льдов и образованию пустот, получил название термокарста. Возникающие при этом пустоты также называются термокарстовыми. В зависимости от того, в каких пещерах образовались подземные льды, карстовых или термокарстовых, их также соответственно подразделяют на пещерные карстовые и термокарстовые.
Термокарстовые подземные льды особенно широко распространены в областях, сложенных сильнольдистыми толщами с крупными вертикальными ледяными жилами. При их вытаивании возникают глубокие колодцы с расширенными котлованами внизу, а также отходящие от них туннели и ниши. Зимой туда забивается снег, летом просачивается и замерзает вода. Кроме того, на мерзлых стенках конденсируются пары воды. Боковые стенки и потолки подземных пустот покрываются глубинной изморозью. Это могут быть пористые агрегаты кристаллов, иногда крупные отдельные кристаллы, а чаще друзы ледяных кристаллов.
Для образования льда в карстовых пещерах требуются особые условия: холодные зимы; своеобразная циркуляция воздуха в пещере; иногда охлаждение стенок пещер связано с тем, что из них выходят потоки воздуха, обогащенного углекислым газом. При подъеме из земных недр воздух адиабатически расширяется и одновременно при этом сильно охлаждается. В настоящее время в мире известно очень много ледяных пещер. Одна из них, Кунгурская на Урале, была описана еще в 1730 г.
Возникновение ледяных пещер на Среднем и Южном Урале, на Кавказе, в Крыму и т. д., т. е. в областях, находящихся от современной криолитозоны за сотни и тысячи километров, вызывает невольное удивление.
Формы подземного льда в пещерах весьма разнообразны. В достаточно холодных пещерах распространен натечный лед, образующийся из просачивающейся со стенок и потолков воды. Он покрывает дно, стены, потолки пещер. Лед на потолках и стенах называют «корой обледенения», толщина ее может быть от 0,1 до 10—15 см. Наибольшие скопления льда возникают на дне пещер, достигая толщины нескольких метров. Их называют покровными льдами, или подземными ледниками. Помимо стекающей со стен пещер воды в покровы льда могут быть включены промерзшие до дна неглубокие озерки, водные потоки.
Особенно впечатляющий феномен ледяных пещер — ледяные колонны, вертикально протягивающиеся от пола до потолка — сталагнаты. Они создают совершенно неповторимую и ни с чем не сравнимую картину. Возникновение их связано с тем, что через трещины в потолке пещеры просачивается вода. Часть ее сразу же замерзает, формируя огромную, свисающую сверху сосульку — сталактит. Часть воды капает вниз и примерзает к полу, образуя торчащий вверх конус или столб — сталагмит. В конечном итоге, соединяясь, сталактит и сталагмит превращаются в единую вертикальную колонну — сталагнат. Такие колонны причудливо располагаются в подземных залах пещер, потолки и стены которых покрыты корой обледенения и кристаллами глубинной изморози.
Источник: И.Д. Данилов. Подземные льды. Издательство «Недра». Москва. 1990