Целый ряд важнейших геоморфологических вопросов, связанных с тектоническими, сейсмическими, ледниковыми явлениями, процессами выветривания, осадконакопления и др., рассмотрены И. В. Мушкетовым в его книге «Физическая геология», которая, по выражению К. К. Маркова (1948 г.), представляла собой подлинную энциклопедию наших знаний не только в области геологии, но и в области геоморфологии того времени. Раздел «Значение дислокации для пластики» (с. 370—389) в этой книге был специально посвящен общим проблемам геоморфологии.
Гляциология. Заслуги И. В. Мушкетова в развитии отечественной гляциологии весьма велики. Он лично обследовал некоторые крупные ледники в Тянь-Шане (Зеравшанский) и на .Кавказе (Эльбруса, Казбека, верховьев р. Теберды). Им была составлена и опубликована в 1892 г. первая в нашей стране «Краткая инструкция по наблюдению ледников России». Он активно содействовал организации многих экспедиций (Н. А. Буша, Т. В. Игнатьева, И. Н. Кузнецова, В. И. Липского, К. Н. Россикова, Н. В. Поггенполя и др.) по изучению ледников России. В 1895 г. И. В. Мушкетов был избран представителем от России в Международную ледниковую комиссию, где он был активным деятелем. Начиная с 1896г. он регулярно публикует сведения об исследованиях ледников в России.
В курсе «Физической геологии» И. В. Мушкетов дал обстоятельное описание состояния изученности ледников, используя при этом материалы отечественных (Г. В. Абиха, И. И. Стебницкого, П. П. Семенова, П. А. Кропоткина, А. И. Воейкова и др.) и зарубежных (Л. Агассица, Д. Тиндаля, А. Гейма, А. Муссона, Ф. Фореля и др.) исследователей. При этом И. В. Мушкетовым были изложены следующие вопросы: положение снеговой линии; условия образования и географического распространения ледников; размеры ледников; физические свойства ледникового льда; условия и причины движения ледников; причины и следствия уменьшения ледников; морены и механическая деятельность ледников, наступление и отступление ледников, характеристика ледникового периода. «Эта глава, — пишет Д. В. Наливкин,{14} — у И. В. Мушкетова основана не только на всестороннем изучении мировой литературы, но, что самое главное, на обширных личных наблюдениях в Средней Азии и на Кавказе. Глава насыщена фактическим материалом. Она настолько всесторонне рассматривает предмет и с такой полнотой, что невольно вырисовываются основы новой науки — гляциологии».
Столь обстоятельное описание ледников в русской литературе было выполнено впервые, и И. В. Мушкетов по праву считается одним из основоположников отечественной гляциологии. Вплоть до 1939 г., до выхода в свет книги С. В. Калесника «Общая гляциология», — на протяжении почти 50 лет описание ледников, данное И. В. Мушкетовым в курсе «Физическая геология», оставалось наиболее полным в русской литературе.
Гидрогеология. И. В. Мушкетов большое внимание уделял изучению подземных вод. Он отчетливо сознавал, что подземные воды не только важное полезное ископаемое (питьевые воды, минеральные воды и др.), но и фактор, вызывающий разнообразные физико-геологические процессы (оползни, карст и др.), а также участвующий в формировании многих рудных месторождений.
Наиболее полно все эти вопросы были им рассмотрены во втором томе «Физической геологии» (2-е изд., СПб., 1903, с. 213—360) — по существу, первом руководстве по основам гидрогеологии в русской литературе, по которому обучались многие поколения горных инженеров и инженеров-путейцев. Этот курс гидрогеологии был составлен И. В. Мушкётовым с привлечением обширных материалов как отечественных (С. Н. Никитина, Н. А. Соколова, Н. А. Головкинского, Г. Д. Романовского, П. В. Отоцкого, Л. В. Бертенсона, А. А. Иностранцева, А. М. Коншина и др.) так и зарубежных (А. Добрэ, Л. Де-Лойе, Э. Зюсса, К. Кейльгака, Ч. Слихтера, С. Гюнтера и др.) исследователей и отражал с должной полнотой состояние знаний в этой отрасли геологии.
Подземные воды в земной коре, по представлениям И. В. Мушкетова, имеют преимущественно атмосферное происхождение. «Проникая на. . . глубину, — писал он,{15}— вода распределяется там различно, в зависимости от состава и способа залегания горных пород. В породах слоистых водопроницаемых, залегающих среди водонепроницаемых, она, подобно грунтовой воде, образует водяные слои, а в породах водопроницаемых, но трещиноватых, она направляется по трещинам и образует водяные жилы. . .».Эти положения — о существовании двух основных типов (пластовых и трещинно-жильных) скоплений подземных вод в горных породах — получили дальнейшее развитие в работах П. И. Бутова, И. К. Зайцева, А. М. Овчинникова, Н. И. Толстихина и других ученых. И. В. Мушкетовым было отмечено, что водяные слои (пластовые воды) образуют бассейны как пресных, так и соленых артезианских вод. В частности, он указывал, что часто в Европейской России «важнейший недостаток, делающий наши артезианские воды мало пригодными не только для орошения, но и во многих отраслях промышленности, — это их химический состав. . . Наиболее солеными являются артезианские воды, которые проходят через толщи соленосных пород. . .».{16}