Kvaternaar

Ajalugu

Termini "kvaternaar" võttis 19. sajandil kasutusele prantsuse geoloog Jules Desnoyers, kes kasutas seda Pariisi basseini nooremate setete kohta. 1830. aastal jagas šoti geoloog Charles Lyell kvaternaari perioodi kaheks ajastikuks: holotseen ja pleistotseen. 1948. aasta Rahvusvahelisel Geoloogiakongressil Londonis võeti vastu otsus fikseerida pleistotseeni ladestiku alumine piir. Kronostratigraafilise üksuse fikseerimiseks kasutati stratotüüpi, ehk paljandit, mis asub Calabrias, Lõuna-Itaalias.
Koos kvaternaari uuringutega tekkis jääaja teooria, mida alguses ei aktsepteeritud. Jääaja tõendid tõstis esile James Geikie 1877 aastal. Tema kirjeldas nelja jääaja settekihti Ida-Inglismaal. Nende kihtidega vaheldusid jäävaheaja settekihid. Samuti eksisteerivad kvaternaari kliima muutuste bioloogilised tõendid. James Smith kasutas kodade fossiile tõestamaks, et meri Lääne-Šotimaa piirkonnas oli minevikus külmem.

Ajastikud

Pleistotseen on kvaternaari ajastu esimene ajastik ehk kainosoikumi aegkonna kuues ajastik, mis vältas vahemikus 2 588 000 kuni 11 700 aastat tagasi. Pleistotseeni lõpp vastab viimasele Weichseli jäätumisele Põhja-Euroopas. Pleistotseen on jagatud neljaks eaks ehk lademeks Gelasian, Calabrian, Ionian ja Tarantian. Kõik need lademed on määratletud Lõuna-Euroopas. 
Kaasaegsed kontinendid on sarnases positsioonis võrreldes pleistotseeniga. Pleistotseenis esines El Niño Vaikse ookeani lõunaosas koos lõunasuunaliste passatidega. Tänu sellele levis soe vesi Vaiksel ookeanil läänest itta.
Üldiselt iseloomustasid Pleistotseeni kliimat korduvad jäätumised ja interglatsiaalid. Liustikukeeled ulatusid 40. laiuskraadini, mis tähendab, et 30% Maa pinnast oli jääga kaetud. Liustiku paksus ulatus 1500–3000 meetrini, seejuures langes veetase maailmameres vähemalt 100 meetri võrra. 
Liustik kattis kogu Antarktikat ja Gröönimaad, suuremat osa Põhja-Ameerikast, kuid ka Põhja-Euroopat. Jäätumismaksimumi perioodil oli kogu Baltika jääga kaetud. Lisaks sellele, Jääkilpide ees oli tekkinud niinimetatud igikeltsa vöönd, mis haaras sadu ruutkilemeetreid Põhja-Ameerikast ning Euraasiast. Keskmine liustiku temperatuur ulatus kuni −6°, kuid periglatsiaalsetes tsoonides kuni 0° kraadini.
Pleistotseeni mandri- ja merefauna oli põhiliselt kaasaegne. Olulised kliimamuutused omandasid suuremat mõju floorale ja faunale. Iga jää pealetung sundis taimestikku ja loomaastikku taganema lõuna poole. Imetajate suurim väljasuremine hakkas hilispleistotseenis ning jätkus holotseenis. Sellel ajavahemikul algas Homo neanderthalensise, ehk neandertallase väljasuremine. 
Holotseen on kvaternaari ajastu teine ajastik ehk kainosoikumi aegkonna seitsmes ajastik, mis algas 11 700 aastat tagasi ja kestab tänapäevani. Holotseen on jäävaheaeg, ehk interglatsiaal, järgneb viimase jäätumisele, ehk Weichseli jäätumisele. Liustike sulamisele järgnes maailmamere veetaseme 100-meetrine tõus. Põhjapoolkeral hakkas toimuma maismaa glatsioisostaatiline liikumine, mis jätkub tänapäeval. Postglatsiaalne isostaatiline liikumine kujundas Läänemere. Antud piirkonna ülesliikumine kutsub esile nõrku maavärinaid. Tõepoolest, holotseeni kliima on olnud üsna stabiilne. Jääpuursüdamike teave näitab, et ajastikule eelnes kliima soojenemine ning jahenemise periood. 
Holotseeni jooksul loomastik ja taimestik ei ole palju muutunud, kuid on toimunud loomade ja taimede areaalide nihked. Ajastiku alguses hakkasid välja surema Põhja-Ameerika fauna esindajad: mammutid, mastodonid, smilodonid, mõõkhambulised tiigrid. Megafauna välja suremist on seostatud indiaanlaste esivanemate saabumisega.

Viimane jäätumine

Viimane jäätumine on hiljutine jäätumisperiood, mis leidis aset pleistotseenis 110 000 – 10 000 aastat tagasi. Selles ajavahemikus toimusid liustikujää perioodilised pealetungimised ja taandumised. Jäätumise maksimum leidis aset 18 000 aastat tagasi. Liustiku jaotus Euroopas ja Põhja-Ameerikas oli erinev ning sellega eraldatakse mitmesuguseid jäätumisi nendes piirkondades, seejuures korrelleerides omavahel. Jäätumiste nimed on piirkonnast sõltuvalt Frases, Pinedale, Wisconsin (Põhja-Ameerikas), Devensian (Briti saartel), Midlandian] (Iirimaal), Würm (Alpides), Weichelian (Põhja-Euroopas), Valdai (Ida-Euroopas) Zõrjanka (Siberis), Llanquihue (Tšiilis), Otira (Uus-Meremaal).
Viimase jäätumise ajal katsid tohutud jäämassiivid Põhja-Ameerikat, Euraasiat, Siberit. Märgatavalt olid jääga kaetud Himaalaja, Andid ja Alpid. Jääajal katkes hüdroloogiline tsükkel seoses vee tsirkulatsiooni peatumisega jäämassiivide tõttu. Kuid jäätumisperioodide vahel leidsid aset lühiajalised soojemad perioodid ehk interglatsiaalid, mis siiski ei põhjustanud liustiku taandumist. Interglatsiaalide olemasolu määratakse mullaprofiilide ning jää- ja jõesetete järgi, kuna jää pealetungimisega muutub sedementatsiooni keskkond. Liustiku serva ees võisid jääajal tekkida jõevõrgustikud ning veevoolud haarasid kaasa kivimimaterjali. Kui veevoolu kiirus vähenes, kuhjusid kokku eriteralised, vähe sorteeritud setted, moodustades glatsiofluviaalseid pinnavorme, näiteks oose. Jää taandumisel võisid liustiku ette kujuneda elustikuvaesed jahedad jääpaisjärved, mille veetase kõikus seoses jää pealetungimise või taandumisega. Soojematel aastaaegadel kanti järvedesse purdsetteid. Jämedateralisemad setteosakesed nagu liiv ja aleuroliit settisid järve põhja, ning peeneteralisem komponent ehk savi settis jääga kaetud veekogudes talvel. Seega tekkis spetsiifiline glatsiolimniline sete – viirsavi. Mandrijää lihvis ja kujundas liikumisel enda all olevaid kivimeid. Jäämassiivi surve all tekkisid spetsiifilised glatsiaalsed kulutuslikud pinnavormid. Näiteks võib kivimite pindadel näha jääkriime, kaljuvoored. Need markeerivad liustiku liikumissuunda. Samuti said liustiku all olevad kaljud voolujoonelise kuju, moodustades omakorda oinapäid ja silekaljusid. Laiemalt levisid mandrijää kaasa haaratud ja välja sulanud sorteerimata purdsetted. Need omakorda moodustasid moreentasandikke.