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Marc H. Grünenfelder befasste sich in seiner Forschung intensiv mit den Methoden der Altersbestimmung von Mineralien und Gesteinen. Schon früh erwarb er sich einen Ruf als Experte für radiometrische Datierung.
Nach seiner Promotion 1956 an der ETH forschte Marc H. Grünenfelder mehrere Jahre am California Institute of Technology in Pasadena, danach betreute der als Konservator die Mineralogisch-petrographische Sammlung der ETH Zürich und übernahm Lehraufträge auf dem Gebiet der Erzmineralogie und Petrographie. Nach einem weiteren Forschungsaufenthalt in den USA – diesmal an der University of California in Santa Barbara – wurde er 1968 zum ausserordentlichen Professor, 1972 schliesslich zum ordentlichen Professor an der ETH Zürich ernannt. Von 1972 bis 1974 leitete er mit grossem Geschick und Einsatz die Abteilung Naturwissenschaften an der ETH. Von 1977 bis zu seiner Emeritierung1993 war er Doppelprofessor an der ETH Zürich und an der UZH.
Marc H. Grünenfelder zählte zu den fähigsten Vertretern seines Fachs. Seine wissenschaftlichen Leistungen fanden sowohl in der Schweiz wie auch im Ausland gebührende Anerkennung. Das Labor für Geo- und Kosmochronologie am Institut für Kristallographie und Petrographie der ETH Zürich genoss dank seiner engagierten Aufbauarbeit international einen hervorragenden Ruf. Bei seiner Emeritierung wurde Marc H. Grünenfelder in Anerkennung seiner Verdienste zum Honorarprofessor ernannt.