Die Quartärforschung betreibt systematisch Untersuchungen zum erdgeschichtlichen Zeitabschnitt des Quartärs bzw. der jüngsten geologischen Periode. Diese Periode ist durch eine Serie von Kaltzeiten mit großflächigen Vergletscherungen gekennzeichnet, die sich mit relativ warmen, interglazialen Zeitabschnitten abwechseln, wie dem gegenwärtigen Holozän.
Die Erforschung des Quartärs begann im späten 18. Jahrhundert, wobei sich dieser Forschungszweig erst im Laufe des 19. Jahrhunderts zusammen mit der Paläontologie etablierte. Wie in vielen anderen Wissenschaftsdisziplinen kämpften auch die frühen Pioniere der Quartärforschung mit der Überwindung festgefahrener Ideen und dogmatischer Vorstellungen, die vor allem auf einer wörtlichen Auslegung der Bibel mit der Sintflut als reales weltweites Ereignis beruhten.
Die moderne Quartärforschung ist stark interdisziplinär geprägt und integriert Informationen aus verschiedenen Wissenschaften, wie Paläoklimatologie, Geologie, Ozeanographie, aber auch aus der Archäologie oder Anthropologie. Die Einbeziehung dieser Forschungsbereiche bei der Auswertung der quartären geologischen Archive hat seit Beginn des 20. Jahrhunderts maßgeblich dazu beigetragen, wie die jüngere Erdgeschichte heute interpretiert wird.
Geschichte der Quartärforschung mini|Findling Siebenschneiderstein auf Rügen mini|Gletscherschrammen beim Gletschertor des Aletschgletschers
Der Begriff Quartär wurde geprägt vom italienischen Bergbauingenieur Giovanni Arduino (1714–1795). Er unterschied vier geologische Ordnungen, die die gesamte Erdgeschichte umfassten: Primär, Sekundär, Tertiär und Quartär.S. A. Elias: History of Quaternary Science. In: Encyclopedia of Quaternary Science. Elsevier, 2006, ISBN 0-444-51919-X, S. 11. (PDF der zweiten Ausgabe, 2013) Diese vier „Schichten“, die übereinander zu liegen schienen, manifestierten sich in Italien regional unterschiedlich. So identifizierte Arduino die Glimmerschiefer der Atesinischen Plattform im Umkreis der norditalienischen Städte Bozen und Trient als Primär, das Sekundär als die fossilreichen Ablagerungen der Südlichen Kalkalpen, das Tertiär als die fossilreichen Sedimentgesteine der Täler und das Quartär mit den Schottern der Po-Ebene.M. Allaby: Earth Science: A scientific History of the Solid Earth. Facts On File, 2009, ISBN 978-0-8160-6097-9, S. 127. Der Begriff Quartär wurde danach erst wieder im Jahr 1829 vom französischen Geologen Jules Desnoyers aufgegriffen, um die tertiären von den jüngeren Ablagerungen im Pariser Becken zu unterscheiden.J. Desnoyers: Observations sur un ensemble de dépôts marins plus recents que les terrains tertiaries du bassin de la Seine, et constituant une formation geologique distincte; precedees d’une aperçu de la non-simulaneite des bassins tertiares. In: Annals Sciences Naturelles (Paris). 16, 1829, S. 171–214, S. 402–491. Der Begriff Quartär wurde kurze Zeit später im Jahr 1833 vom Franzosen Henri Reboul (1763–1839) dahingehend beschrieben, dass die quartären Schichten die rezente Flora und Fauna aufweisen.Henri Reboul: Géologie de la période Quaternaire et introduction a l’histoire ancienne. F. G. Levrault, Paris 1833, S. 1–2. (Digitalisat)
Der erdgeschichtliche Zeitabschnitt des Quartärs ist gegenwärtig in die geochronologischen Epochen des Pleistozäns und des Holozäns unterteilt. Die Begriffsgeschichte dieser Zeitabschnitte gestaltete sich ebenfalls sehr langwierig. Die Bezeichnung Pleistozän wurde 1839 durch den schottischen Geologen Charles Lyell geprägt.F. Gradstein, J. Ogg, M. Schmitz, G. Ogg: The Geologic Time Scale 2012. Elsevier, 2012, ISBN 978-0-444-59425-9, S. 411. Lyell definierte das Pleistozän als jüngste geologische Ära. Als sich die Theorie der Gletscherentstehung etablierte, wurde im Jahr 1846 das Pleistozän von Edward Forbes mit dem Zeitalter der Gletscher (Glacial epoch) gleichgesetzt.E. Forbes: On the connection between the distribution of existing fauna and flora of the British Isles, and the geological changes which have affected their area, especially during the epoch of the Northern Drift. In: Great Britain Geological Survey Memoir. 1, 1846, S. 336–342. Moriz Hoernes führte 1853 den Begriff des Neogens einM. Hörnes: Mittheilung an Prof. Bronn gerichtet. Wien, 3. Okt., 1853. Neues Jahrbuch Mineralogie Geologie Geognosie und Petrefaktenkunde 1853, S. 806–810. und bildete damit das übergeordnete System zu Lyells Miozän und Pliozän. Darauf Bezug nehmend spezifizierte Lyell im Jahr 1873, dass der Begriff Pleistozän „strictly synonymous with post-Pliocene“ („streng synonym zu Postpliozän“) verwendet werden sollte. In derselben Publikation trennte Lyell explizit das Pleistozän (Glazial) von der gegenwärtigen Zeit (Postglazial). Paul Gervais ersetzte kurze Zeit später den Begriff gegenwärtig durch Holozän.
Demzufolge bestand zum Ende des 19. Jahrhunderts bereits die stratigraphische Nomenklatur des Quartärs. Allerdings war zu diesem Zeitpunkt noch unbekannt, wann das Tertiär endete und das Quartär begann. In der Geologie werden zu diesem Zweck Typlokalitäten bestimmt, die Grenzen zwischen unterschiedlichen stratigraphischen Einheiten bilden. Während des 18th International Geological Congress in London im Jahr 1948 wurde beschlossen, eine solche Typlokalität für die Pliozän-Pleistozän-(Tertiär-Quartär-)Grenze zu finden. Nach knapp drei Jahrzehnten wurde im Jahr 1985 an der Lokalität Vrica in Kalabrien ein solches stratigraphisches Referenzprofil festgelegt und ursprünglich auf ca. 1,64 Millionen Jahre datiert.E. Aguirre, G. Pasini: The Pliocene–Pleistocene boundary. In: Episodes. 8, 1985, S. 116–120.M. G. Bassett: Towards a 'common language' in stratigraphy. In: Episodes. 8, 1985, S. 87–92. Eine genaue Altersbestimmung wurde erst durch die Einbeziehung radiometrischer Datierungsmethoden möglich, die seitdem einen zentralen Bestandteil der Quartärforschung bilden.
Die Entdeckung der pleistozänen Inlandvergletscherungen mini|350px|Schematische Darstellung von Eisrandlagen der Inlandvereisungen im norddeutschen Tiefland:
Die pleistozänen Inlandvergletscherungen waren eines der größten Rätsel der Geologie, denn es lag außerhalb jeder Vorstellungskraft, dass große Teile des flachen Landes von mächtigen Eisschilden bedeckt waren. Etwas Vergleichbares war nicht bekannt und deshalb war das sich in der Wissenschaft durchsetzende aktualistische Prinzip nicht anwendbar.
Bereits gegen Ende des 18. Jahrhunderts war für die zahlreichen Findlinge und Geschiebe in den nordmitteleuropäischen Ebenen ihre Herkunft bekannt.Georg Adolph von Winterfeld: Vom Vaterlande des mecklenburgischen Granitgesteins. In: Monatsschrift von und für Mecklenburg. Jahrgang 3. Schwerin 1790. S. 475–478. Von Arenswald: Geschichte der Pommerischen und Mecklenburgischen Versteinerungen. In: Der Naturforscher. 5. Stück. Halle (Gebauer) 1775. S. 145–168. Für die durch Horace-Bénédict de SaussureHorace-Bénedict de Saussure: Voyages dans les Alpes précédés d’un essai sur l’histoire naturell des environs de Geneve. Band 1. Neuchâtel 1779. S. XXXVI, 1–540. allgemein bekannt gewordenen erratischen Blöcke im Bereich des Schweizer Jura war ihre Herkunft aus der Kristallinzone der Alpen ebenfalls früh gesichert, aber wie waren sie über das breite und bis zu 700 m tiefere Becken des Schweizer Mittellandes gelangt? Die Lösung des Rätsels war bereits Anfang der 1830er Jahre nahe und spätestens Mitte der 1840er Jahre erreicht. Aber die scharfsinnigen Vorstellungen Einzelner und selbst eindeutige Belege konnten sich lange nicht gegen den Widerstand der Autoritäten durchsetzen. Von der Entdeckung, oder besser Wahrnehmung, dieser markanten Erscheinungen bis zur weitgehend unbestrittenen Akzeptanz der Inlandeistheorie vergingen deshalb fast 100 Jahre.
Vorwiegend anhand der Primärliteratur werden die Irrungen und Wirrungen der Entdeckungsgeschichte der Inlandvereisungen nachvollzogen. Am weitesten an der Realität vorbei gingen die Vorstellungen der Vertreter der Vulkanismustheorie sowie der Schlammflut- und Rollfluttheorien, weil sie sich, auch die Gesetze der Mechanik außer Acht lassend, an Katastrophentheorien anlehnten.
Vulkanismustheorien Für die Herkunft und den Transport der erratischen Blöcke wurden bis in die Mitte der 1840er Jahre auch vulkanische Ereignisse herangezogen. Von Johann Esaias SilberschlagJohann Esaias Silberschlag: Geogenie oder Erklärung der mosaischen Erderschaffung nach physikalischen und mathematischen Grundsätzen. 1. Teil. Berlin (Verlag Buchhandlung Realschule) 1780. S. X, 1–194. wurden, wie er schreibt, in Übereinstimmung mit der biblischen Schöpfungsgeschichte die im norddeutschen Flachland häufigen „Crater“ (Toteislöcher und Sölle) auf „… Ausbrüche unterirdischer Kräfte“ zurückgeführt. Die an diesen wallartig aufgeschütteten Geschiebe („Feldsteine“) sollen Auswürflinge aus tiefer anstehenden Schichten sein. Für die Verlagerung der erratischen Blöcke auf das Jura nahm Jean-André DelucJean-André de Luc: Lettres physiques et morales sur les montagnes et sur l’histoire de la terre et de l’homme. En Suisse (Chez Les Libraires Associés) 1778. S. XXIV, 1–224. große Eruptionen gasförmiger Flüssigkeiten beim Einsturz unterirdischer Höhlungen an.
Diese Ideen wurden mehr als 70 Jahre später durch Johann Georg Forchhammer und Ernst Boll erneut aufgegriffen,Johann Georg Forchhammer: Ueber Geschiebebildungen und Diluvial-Schrammen in Dänemark und einem Theile von Schweden. In: Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. Band 58. Leipzig 1843. S. 609–646. Ernst Boll: Geognosie der deutschen Ostseeländer zwischen Eider und Oder. Neubrandenburg (Brünslow) 1846, S. VI, 1–285. obwohl die Diskussion über die Inlandvergletscherung bereits weit fortgeschritten war.
War diese Vorstellung einer vulkanischen Sprengkraft ohne den Austritt von Magma und so großer Flächenwirkung schon ziemlich abwegig, wurde sie noch von der Annahme in den Rollflut- und Schlammfluttheorien übertroffen, dass fließendes Wasser im flachen Gelände so große Blöcke bewegen könnte.
Schlammflut- und Rollfluttheorien Der bereits von De Saussure geäußerte Gedanke, dass die Verlagerung der in den meisten Alpentälern zu findenden erratischen Blöcke durch eine große Strömung erfolgt sei, wurde von Leopold von BuchLeopold von Buch: Ueber die Ursachen der Verbreitung großer Alpengeschiebe. In: Abhandlungen der physikalischen Klasse der Königlich-Preußischen Akademie der Wissenschaften aus den Jahren 1804-1811. Berlin (Realschul-Buchhandlung) 1815. S. 161–186. aufgegriffen. Obwohl seine überschlägige Berechnung ergab, dass für den Transport der Granitblöcke von ihrem Herkunftsgebiet auf die Höhen des Jura durch Wasser eine unvorstellbare Kraft erforderlich wäre, sah er nur die Möglichkeit, dass diese Blöcke durch einen „… gewaltigen Stoß“ bewegt wurden. Auch die Findlinge in den nordostdeutschen Ebenen seien durch eine „… Strömung, in welcher gewaltsame Stöße erfolgten“ „… über das baltische Meer hingeflogen“. In der Katastrophe des Gletscherseeausbruchs vom 16. Juni 1818 im Val de Bagnes,Stefan Berchtold, Peter Bumann: Gedenkschrift Ignaz Venetz 1788-1859 – Ingenieur und Naturforscher. In: Mitteilungen der Naturforschenden Gesellschaft Oberwallis. Band 1, Brig (Rotten-Verlag) 1990. S. 1–144. bei der die bis 30 m hohe Schlammflut auch große Gesteinsblöcke mit sich führte, sah er eine Bestätigung seiner Theorie.Leopold von Buch: Ueber die Verbreitung großer Alpengeschiebe. In: Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. Band 9. Leipzig (Barth) 1827. S. 575–588.