Роль льда в геологических процессах на суше не ограничена деятельностью ледников. Важное значение имеет также лёд, находящийся в толще земной коры – в составе мёрзлых грунтов и горных пород. Мёрзлыми называются горные породы, характеризующиеся присутствием в них льда в порах и трещинах. Промерзают горные породы и грунты в холодное время года; процесс этот начинается с поверхности и распространяется на глубину. Процесс носит сезонный характер: с наступлением тёплого сезона промерзание сменяется оттаиванием. Слой грунтов и горных пород, в котором сезонно чередуются процессы промерзания и оттаивания, называется деятельным слоем. Мощность его в разных районах не одинакова. Наибольшая глубина промерзания (до 2-3 м) отмечается в условиях преобладания отрицательных температур на протяжении большей части года при маломощном снеговом покрове.
Вместе с тем на обширных пространствах в северных частях Евразии (особенно в Сибири) и Северной Америки ниже сезонно промерзающего слоя развит значительно более мощный слой мёрзлых пород, никогда за лето не оттаивающих. Эта мерзлота, называемая многолетней, носит реликтовый характер: она сохранилась с прошлых геологических эпох, когда в этих регионах господствовал значительно более холодный климат. Многолетняя мерзлота распространена преимущественно в тех районах, которые в четвертичном периоде не подвергались покровным оледенениям. При этом, очевидно, формирование этой мерзлоты и максимальное оледенение развивались синхронно. Максимальное промерзание происходило в тех регионах, где выпадало мало осадков и не могло накопиться снежной массы, достаточной для формирования покровного ледника – то есть в районах с холодным, но очень сухим климатом. В наибольшей мере такие условия были характерны для Восточной Сибири и Монголии.
Мёрзлая зона литосферы называется криолитозоной. Площадь распространения многолетнемёрзлых грунтов и горных пород составляет в настоящее время около 25% площади суши. Реликтовый характер современной многолетней мерзлоты обуславливает общую тенденцию её к постепенному таянию. Но тенденция эта не абсолютна, она носит прерывисто-возвратный характер. Процессы таяния многолетней мерзлоты играют важную роль в водном балансе соответствующих территорий. Этот процесс может вносить заметный вклад в питание подземных вод, поверхностных водотоков и водоёмов соответствующих территорий. На некоторых реках Восточной Сибири отмечается предосеннее половодье, обусловленное тем, что к концу лета процессы таяния многолетней мерзлоты достигают своего максимума.
Характер распространения многолетнемёрзлых пород и грунтов на различных территориях не одинаков. В зависимости от него выделяются следующие зоны:
- сплошного распространения мерзлоты;
- развития мерзлоты с участками талых грунтов (таликов);
- развития мерзлоты и таликов с преобладанием последних;
- островного развития многолетней мерзлоты.