Оледенение, связанное с хионосферой, приуроченное к поверхности суши и представленное разнообразными формами ледников, есть оледенение подвижное.
Однако в ландшафтной оболочке гораздо большую площадь занимает неподвижное оледенение верхних горизонтов земной коры, связанное с распространением вечной мерзлоты и представленное различными формами подземных льдов. Половина этой площади совпадает с площадью подвижного оледенения, которое, таким образом, в некоторых районах накладывается на неподвижное.
Основные характерные черты оледенения земной коры следующие: 1) оно является результатом только отрицательной температуры среды, в которой развивается; 2) среда с постоянной отрицательной температурой находится не на земной поверхности (так как эта поверхность периодически обогревается солнцем), а на некоторой небольшой глубине в земной коре; 3) подземные льды гораздо разнообразнее по своему происхождению, чем вещество ледников; 4) подземные льды, в противоположность ледникам, неподвижны, в значительной мере изъяты из круговорота воды на Земле, как бы законсервированы на всё время существования мерзлоты в данном месте.
Как известно, мёрзлыми грунтами, почвами или породами называют такие, температура которых ниже нуля. Мерзлота может быть кратковременной (несколько дней или даже только часов), сезонной (когда зимнее промерзание ежегодно сменяется летним оттаиванием) и существующей непрерывно подряд от двух лет и более (вплоть до тысячелетий). К последнему случаю М. И. Сумгин и прилагает термин вечная мерзлота, выражая этим, впрочем, только большую продолжительность явления, но отнюдь не его абсолютную длительность или абсолютную неизменяемость. Другие авторы (П. Н. Каптерев), избегая термина «вечная мерзлота», различают мерзлоту многолетнюю, существующую непрерывно сотни и тысячи лет, и древнюю мерзлоту, существующую без перерывов со времён последнего оледенения. Мы предпочитаем сохранить народное название «вечная мерзлота», как прочно укоренившееся в науке, и будем обозначать этим словом породы, постоянно сохраняющие отрицательную температуру в течение весьма продолжительного времени, измеряемого не менее чем многими годами.
Мёрзлый грунт может не содержать воды, но обычно содержит её, и тогда вода здесь полностью или частично находится в твёрдом состоянии.
Над слоем вечной мерзлоты располагается так называемый деятельный слой, который каждый год летом оттаивает, а зимой промерзает. Если вечная мерзлота лежит неглубоко, то нижняя граница зимнего замерзания деятельного слоя и верхняя граница вечной мерзлоты в холодное время года смыкаются. При глубоком залегании вечной мерзлоты этого смыкания не происходит, и между деятельным слоем и мерзлотой остаётся переходный слой постоянных положительных температур. Под слоем вечной мерзлоты всегда располагаются грунты или породы с положительной температурой.
Как глубина залегания вечной мерзлоты (расстояние её верхней границы от дневной поверхности), так и мощность вечной мерзлоты (расстояние по вертикали между её верхней и нижней поверхностями) весьма разнообразны. Мощность чаще всего измеряется метрами, но в отдельных случаях доходит до десятков и сотен метров. Мощность вечной мерзлоты по среднему течению Юкона (Аляска) равна 120 м, а в СССР есть места, где она достигает 600 м.
Как явствует из определения вечной мерзлоты, температура её не может быть выше 0°. Вместе с тем наиболее низкая из известных температур вечной мерзлоты оказывается лежащей в пределах от —6 до —8° (в районе между Анабаром и Колымой). Однако и этих сравнительно небольших отрицательных температур достаточно для того, чтобы организмы и органические остатки, заключённые в вечномёрзлую почву, оказались предохранёнными от разложения. А. Меньшиков, известный сподвижник Петра I, умер в ссылке в Берёзове (на Оби) и здесь похоронен; когда в 1821 г., т. е. через 92 года после погребения, могила его была вскрыта, труп Меньшикова найден нетленным. В районе Гудзонова залива в вечной мерзлоте находили трупы людей, имевшие двухсотлетнюю давность, но вовсе не разложившиеся. Но ещё поразительнее находки свежих (несмотря на тысячелетия, прошедшие со времени гибели животных) трупов мамонтов; по М. Сумгину, в СССР было сделано до 30 таких находок.
Вечная мерзлота занимает огромные территории в Евразии, Северной Америке и в полярных странах обоих полушарий, — в общей сложности не менее 20% поверхности суши земного шара. В СССР мерзлота встречается на площади в 10 млн. кв. км, т. е. ею занята почти половина территории нашей страны. Нетрудно понять, какое огромное практическое значение для нас должно иметь и имеет учение о вечной мерзлоте. Неудивительно, что мерзлотоведение — это наука, почти целиком созданная и особенно глубоко разработанная именно в нашей стране.
Не во всех районах своего развития вечная мерзлота занимает непрерывную площадь. В СССР такие сплошные площади приурочены преимущественно к крайнему северу. К югу от них располагаются области, где в сплошном поле вечной мерзлоты имеются участки не вечномёрзлых грунтов, а ещё южнее залегание вечной мерзлоты носит уже «островной» характер. Отдельные «пятна» вечной мерзлоты есть и в высокогорных районах (например, на Памире).
Вечномёрзлые грунты, как и всё в природе, имеют свою историю: при соответствующих географических условиях они возникают, увеличиваются в мощности и по площади, затем испытывают по площади и по мощности, исчезают и т. п. (исчезают и возникают, разумеется, не грунты, а отрицательные температуры в них). Возникновению вечной мерзлоты благоприятствует такое сочетание явлений: долгие холодные и малоснежные зимы, короткое и прохладное лето, малое количество осадков, наличие в рельефе котловин, где мог бы застаиваться холодный воздух. К условиям возникновения вечной мерзлоты относится также характер и состав грунтов и почвенно-растительного покрова.
Значительная часть вечномёрзлых грунтов возникла не сейчас, а в далёком прошлом, является реликтом ледникового периода и только поддерживается нынешними климатическими условиями, а не создаётся ими. Находки трупов мамонтов доказывают это самым неопровержимым образом, так как, будь в существовании вечной мерзлоты какой-нибудь заметный перерыв, туши мамонтов не могли бы уцелеть от разложения. Кроме того, в ряде мест наблюдается несомненная деградация вечной мерзлоты; уменьшение в ней запасов холода влечёт повышение температуры вечномёрзлого грунта, уменьшение его мощности и т. п.
Вместе с тем длительное сохранение реликтовой вечной мерзлоты не может не служить косвенным доказательством того, что и современная климатическая обстановка способна привести к образованию вечной мерзлоты. Не будь современных и аналогичных им условий, благоприятствующих сохранению вечной мерзлоты, она должна была бы полностью исчезнуть за тысячелетия, прошедшие после ледниковой эпохи, при тех значительных скоростях тепловых потоков в земле, какие фактически существуют. Доказательства наличия современной (не реликтовой) вечной мерзлоты тоже несомненны. Для некоторых случаев установлено, что, вместо предполагавшейся деградации мерзлоты, мы имеем не деградацию, а многолетние колебания грунтовых температур, связанные с колебаниями климата. Установлены и факты новообразования мерзлоты во вновь возникающих островах и речных наносах. О геологически недавнем образовании мерзлоты говорят и находки в мёрзлых грунтах бытовых предметов, трупов людей и лошадей, как это имело место в раскопанных археологами на Алтае могилах двухтысячелетней давности, в отношении которых очевидно, что мерзлота появилась здесь после захоронения.
Количество воды, заключённой в толще вечной мерзлоты в виде льда, исчисляется сотнями тысяч кубических километров. Подземные льды залегают в рыхлых горных породах в виде слоёв, линз, жил или отдельных крупных кристаллов. Но главную массу подземных льдов составляют ледяные клинья, т. е. ледяные жилы, возникшие путём замерзания воды в трещинах мелкозернистых, сцементированных льдом, пород. Низкие температуры в области вечной мерзлоты весьма удобны и для сохранения поверхностных льдов (снежников, мёртвого льда ледников, озёрного, речного и морского льда), если эти льды погребаются достаточно толстым слоем наносов и тем самым вовлекаются в область оледенения земной коры. Так называемые каменные льды, пласты которых между пластами обычных рыхлых пород сохранились на протяжении тысячелетий, имеют мощность во много метров. Каменные льды широко распространены на Новосибирских островах, на побережье Азии от устьев Лены до Колымы, по самой Колыме, в устьях Анадыря, на побережье Аляски от мыса Барроу до бухты Эшшольц (в заливе Коцебу), причём мощности каменных льдов, измеренные в бухте Эшшольц, составляют 30—45 м.
При всём разнообразии подземных льдов, свойственном оледенению земной коры, подавляющая их масса образовалась путём замерзания воды. Льды, возникшие вследствие метаморфизма твёрдых атмосферных осадков (погребённые снежники и концы ледников), составляют в оледенении земной коры небольшую долю.
Оледенение земной поверхности и оледенение земной коры метахронны (разновременны), но находятся между собой в генетической связи. Необходимо иметь в виду, что подвижное оледенение свойственно главным образом районам более или менее океанического климата, тогда как оледенение земной коры развито в районах с резким континентальным климатом. Усиление циркуляции атмосферы, которое обычно и служит главной причиной оледенения, не может сказываться одинаково во всех районах земного шара. Если, например, в приморских областях оно вызывает небольшое похолодание и увеличение количества атмосферных осадков, а в континентальных сильное похолодание и уменьшение осадков, то это и создаёт в первом случае условия для зарождения и развития настоящих ледников, а во втором — для сильного охлаждения земной коры и образования в ней подземных неподвижных льдов за счёт замерзания воды. Одна и та же местность вследствие изменения климатической обстановки может подвергаться разным сменяющим друг друга формам оледенения. Оттого под современными ледниковыми щитами сохранилась вечная мерзлота, а в оледенении земной коры — отдельные реликты поверхностного оледенения.