Kvartārs ir Zemes ģeoloģiskās attīstības vēstures jaunākais periods un izveidojušos nogulumu sistēma. Perioda nosaukumu izdomāja itāļu raktuvju inženieris Džovanni Arduino (Giovanni Arduino) 1759. gadā. Viņš veica Po upes ielejas nogulumu pētījumus Itālijā un kā ceturto kārtu (quarto ordine) virs primāra, sekundāra un terciāra nodalīja aluviālos nogulumus. Tomēr termins “kvartārs” netika vēlāk lietots, līdz to atkal ieviesa franču ģeologs Žils Denuajē (Jules Desnoyers) 1829. gadā, nošķirot jaunākos marīnos (jūras) nogulumus Sēnas (Parīzes) baseinā no terciāra iežiem. Nedaudz vēlāk, 1833. gadā, franču zinātnieks Anrī Rebūls (Henri Reboul) paplašināja termina “kvartārs” nozīmi, tajā iekļaujot visus nogulumus, kuri satur mūsdienu floras un faunas atliekas. Sākotnēji kvartārs tika uzlūkots kā ēra, nevis periods. Oficiāli kvartāra periods tika atzīts 1881. gadā Otrajā starptautiskajā ģeoloģijas kongresā (The Second International Geological Congress) Boloņā, kur tika pieņemts kainozoja ēras dalījums trīs periodos: paleogēnā, neogēnā un kvartārā.

Kvartāra periodu iedala divās epohās, un attiecīgi kvartāra sistēmu divās nodaļās: pleistocēnā un holocēnā. Terminu “pleistocēns” sākotnēji ieviesa skotu ģeologs Čārlzs Laiels (Charles Lyell) 1839. gadā, tajā laikā attiecinot to uz mūsdienām tuvāko terciāra ceturto nodaļu (postpliocēnu) un aizvietojot viņa agrāk lietoto terminu “jaunākais pliocēns”. Č. Laiels uzsvēra, ka pleistocēna nogulumi satur 90 % molusku fosiliju, kuri dzīvo arī mūsdienās. 19. gs. sāka veidoties glaciālā teorija, un Džeimss Forbss (James Forbes) 1846. gadā definēja pleistocēnu kā glaciālo epohu, tādējādi termini “kvartārs” un “pleistocēns” sākotnēji kļuva par sinonīmiem terminam “leduslaikmets” (angļu Ice Age). 1873. gadā Č. Laiels nodalīja pleistocēnu (glaciālu) no pēcglaciāla, kuru viņš apzīmēja ar terminu “nesenais” (angļu recent). Zinātniskajā literatūrā plašāk gan ieviesās termins “holocēns”, kuru pirmais lietoja franču paleontologs Pols Žervē (Paul Gervais) 1867.–1869. gadā. Trešajā Starptautiskajā ģeoloģijas kongresā (The Third International Geological Congress), kas notika Berlīnē 1885. gadā, termins “holocēns” tika pieņemts oficiāli. Holocēns nozīmē ‘pilnīgi nesens’ (angļu wholly recent). Holocēnu uzskata par pēcleduslaikmetu, lai gan ir zinātnieki, kas to uztver kā mūsdienu starpleduslaikmetu (retāk – Flandrija interglaciālu).

Kvartārs ir īsākais fanerozoja eonas kainozoja ēras periods, kas ilgst 2,58 miljonus gadu. Šis ir Zemes vēstures posms, kas sākās pirms 2,58 miljoniem gadu pēc neogēna perioda un turpinās joprojām. Kvartāra periodam kā ģeohronoloģiskai jeb laika vienībai atbilst hronostratigrāfiska vienība – kvartāra sistēma, kas sastāv no visiem nogulumiem, kas izveidojās kvartāra periodā. Kvartāra periodu atbilstoši Starptautiskās ģeoloģijas zinātņu savienības (International Union of Geological Sciences, IUGS) Starptautiskās stratigrāfijas komisijas (The International Commission on Stratigraphy, ICS) jaunākajam ratificētajam iedalījumam (v2023/06) iedala divās epohās un attiecīgi sistēmu dala divās nodaļās: pleistocēnā un holocēnā. Savukārt pleistocēna epohu un nodaļu iedala trīs subepohās un apakšnodaļās: agrais/apakšējais (2,58–0,774 miljoni gadu), vidus/vidējais (0,774–0,129 miljoni gadu) un vēlais/augšējais (129–11,7 tūkstoši gadu) pleistocēns. Ar kvartāra perioda stratigrāfijas jautājumiem nodarbojas Starptautiskās stratigrāfijas komisijas Kvartāra stratigrāfijas apakškomisija (Subcommission on Quaternary Stratigraphy, SQS). Arī holocēna epohu un nodaļu iedala trīs subepohās un apakšnodaļās: agrais/apakšējais (11 700–8236), vidus/vidējais (8236–4250) un vēlais/augšējais (4250–) holocēns. Minētie gada skaitļi ir domāti pirms mūsdienām (pirms 2000. gada). Subepohām un apakšnodaļām tiek izdalīti atbilstoši laikmeti un stāvi. Agrajam/apakšējam pleistocēnam atbilst Dželas (Gelasian) un Kalabrijas (Calabrian) laikmets un stāvs, kuru robeža ir noteikta pirms 1,80 miljoniem gadu. Vidus/vidējam pleistocēnam atbilst Čibas (Chibanian) laikmets un stāvs. Vēlajam/augšējam pleistocēnam atbilst laikmets un stāvs Nr. 4. (augšējais), kura nosaukums vēl nav oficiāli apstiprināts. Holocēna subepohu un apakšnodaļu atbilstošie laikmeti un stāvi tika apstiprināti 2018. gadā un tie ir Grenlandes (Grenlandian), Norsgripas (Northgrippian) un Meghālajas (Meghalayan).

Pleistocēna apakšējā robeža kopš 2009. gada ir noteikta pirms 2,58 miljoniem gadu. Kvartāra un pleistocēna apakšējā robeža ir tikusi vairākkārtīgi mainīta, turklāt bijušajā Padomju Sociālistisko Republiku Savienībā (PSRS) šīs robežas laiks ilgstoši atšķīrās no starptautiski pieņemtās un sākotnēji tā tika noteikta ap 0,7 miljoniem gadu. Kā sinonīmu kvartāram PSRS izstrādātajās stratigrāfiskajās shēmās bieži lietoja terminu “antropogēns”. 1957. gadā PSRS kvartāra periodā iekļāva holocēnu, pleistocēnu un jaunu nodaļu – eopleistocēnu, kas ietver nogulumus, kuri ir uzkrājušies starp pleistocēnu un pliocēnu. Šī nesaiste starp PSRS un citur Eiropā lietotajām stratigrāfiskajām shēmām apgrūtina kvartāra nogulumu un pētījumu rezultātu starptautisko korelāciju.

Nosakot neogēna perioda (pēc agrākā iedalījuma neogēns bija ietverts tericārā) un kvartāra robežu, rodas nepieciešamība arī definēt šīs robežas stratotipu, kas pirmo reizi tika veikts tikai 1982. gadā 11. Starptautiskajā kvartāra pētniecības savienības (International Union for Quaternary Research, INQUA) kongresā Maskavā. Tur par robežas stratotipu tika ieteikts Vrikas griezums Kalabrijā, Itālijas dienvidos, un robeža tika noteikta pirms 1,64 miljoniem gadu, bet 1996. gadā tā pēc astronomiskas kalibrācijas tika precizēta uz 1,806 miljoniem gadu. Tādējādi neogēna–kvartāra robežu definēja starp Kalabrijas un Dželas stāviem, no kuriem pēdējais bija iekļauts nevis pleistocēna, bet gan pliocēna epohā. Tikai 2009. gadā Starptautiskās ģeoloģijas zinātņu savienība ratificēja mūsdienās spēkā esošo neogēna–kvartāra robežu, kura noteikta pirms 2,58 miljoniem gadu. Mūsdienās apstiprinātais neogēna un kvartāra robežas globālais stratotipiskais griezums un punkts (GSGP) atrodas Sannikola kalnā (Monte San Nicola), Sicīlijā (37.1469°N 14.2035°E). Dželas stāva un līdz ar to arī kvartāra apakšējo robežu nosaka pēc noteiktu jūras aļģu sugu izmiršanas un parādīšanās, arī noteiktas planktona foraminīferu sugas izmiršanas. Nogulumos aļģes atrodamas kā kaļķainas nanofosilijas. Robeža atrodas tieši virs sapropeļa slāņa, kurš pazīstams kā Nikolasa (Nicola) slānis. Tas atbilst 103. marīno izotopu stadijai (MIS 103). Turklāt tā arī aptuveni sakrīt ar robežu starp Gausa (normāla polaritāte) un Matujamas (reversa polaritāte) hroniem (magnētiskās polaritātes zonām), kad notika Zemes polu apvēršanās. Dželas un Kalabrijas stāvu GSGP ir ratificēts 2011. gadā un tas atrodas Vricā (Vrica), Itālijā (39.0385°N 17.1348°E). Robeža noteikta marīno mālu pamatnē virs sapropeļa marķierslāņa. Kalabrijas un Čibas stāvu GSGP ir ratificēts 2020. gadā un tas atrodas Japānā, Čibas griezumā (35°17'39.6''N, 140°08'47.5''E) kā tefras slāņa apakšējā robeža. Čibas un pleistocēna augšējā stāva GSGP 2023. gadā vēl nav definēts. Robeža starp pleistocēnu un holocēnu ir noteikta 11,7 tūkstoši gadu pirms mūsdienām. Šīs robežas globālais GSGP tika oficiāli ratificēts 2008. gadā un tas tika fiksēts “Ziemeļgrenlandes ledus serdeņa projekta” (North Greenland Ice Core Project, NGRIP 2) ledus urbuma serdē (75.1000°N 42.3200°W) 1492,45 m dziļumā Grenlandē.

Mūsdienās norisinās arī zinātniskās diskusijas un mēģinājumi nodalīt jaunu ģeohronoloģisku un hronostratigrāfisku vienību – antropocēnu. Šīs vienības nodalīšana ir problemātiska, jo nav panākta vienošanās par antropocēna sākumu. Tam būtu jāļauj nogulumos droši fiksēt liecības par izteiktu cilvēka jeb antropogēno aktivitāti. Citi zinātnieki ir izvirzījuši priekšlikumu antropocēnu definēt, nevis kā, piemēram, epohu, bet gan kā ģeoloģisku notikumu, kuram nav nepieciešams precīzi noteikt oficiālu globālu robežu.

Kvartāra periodā kontinentu izvietojums kopumā ir gandrīz tāds pats kā mūsdienās, un nozīmīgākās izmaiņas ir saistītas nevis ar kontinentu novietojuma maiņu, bet ar pasaules okeāna līmeņa izmaiņām un nogulumu uzkrāšanos. Pasaules okeāna līmeņa izmaiņas, kuras galvenokārt notiek saistībā ar ūdens masas ieslēgšanu segledājos un atbrīvošanas segledāju izzušanas dēļ sauc par glacioeistāziju. Neogēna perioda pliocēna epohas beigās Ziemeļamerika savienojās ar Dienvidameriku. Tas izraisīja nozīmīgas izmaiņas okeānu ūdens cirkulācijā, respektīvi, izzūdot Centrālās Amerikas (Panamas) jūras šaurumam, izzuda arī Klusā un Atlantijas okeāna savienojums, izraisot Atlantijas okeāna ūdens meridionālo cirkulāciju. Daļa zinātnieku uzskata, ka tādējādi Atlantijas okeānā pieauga siltuma un mitruma pārnese Ziemeļu virzienā. Lielāks nokrišņu daudzums lielajos platuma grādos izraisīja arī izteiktāku saldūdens pieplūdi Arktikā no virszemes noteces un lietus ūdeņiem, veicinot jūras ledus veidošanos (mazāks izšķīdušo sāļu daudzums jūras ūdens virsējā slānī paaugstina jūras ūdens sasalšanas temperatūru). Jūras ledus un sniega segas pieaugums savukārt veicināja albedo pieaugumu Arktikā un gaisa temperatūras samazināšanos. Par Atlantijas okeāna termohalīnās cirkulācijas izraisītajām sekām un ietekmi uz Zemes klimatu zinātnieki diskutē arī mūsdienās, un alternatīva ideja ir, ka Centrālās Amerikas jūrasceļa izzušanai bija pretēja ietekme un tas aizkavēja klimata pavēsināšanos un apledojumu veidošanos. Kopumā tas tiek uzskatīts par vienu no nozīmīgākajiem notikumiem, kas saistās ar klimatisko apstākļu maiņu un kvartāra perioda sākšanos. Cits notikums, kas, iespējams, sekmēja globālu atdzišanu kvartāra sākumā, ir Zemes sadursme ar Eltanina asteroīdu (Eltanin asteorid). Tas notika pirms aptuveni 2,51 miljoniem gadu Belinshauzena jūrā pie Antarktīdas. Asteroīda diametrs bija vismaz 1 līdz 2 km, un sadursme izraisīja megacunami Dienvidu un Klusajā okeānā, kas sasniedza pat Japānu, Austrāliju un Centrālameriku. Šīs sadursmes rezultātā atmosfērā nokļuva palielināts ūdens tvaika un aerosolu daudzums, kas ietekmēja Zemes albedo, palielināja mākoņainību un nokrišņu daudzumu, tādējādi, iespējams, vēl vairāk veicinot Zemes atdzišanu un segledāju turpmāku attīstību. Lai gan klimats kļuva vēsāks jau neogēnā, tieši kvartārā noris izteikta globāla atdzišana. Turklāt kvartārā klimata izmaiņām raksturīgs periodisks cikliskums, ko raksturo leduslaikmetu (glaciālu) un starpleduslaikmetu (interglaciālu) mija. Tādējādi kvartārā plašos lielo platuma grādu apgabalos uzkrājas glaciālie jeb ledāju nogulumi.

Nozīmīgas paleoģeogrāfiskas pārmaiņas kvartārā saistās ar sauszemes šaurumu (tiltu) veidošanos. Pa tiem noris sauszemes organismu (arī cilvēku) migrācija un notiek faunas sajaukšanās. Nozīmīgākais savienojums kvartāra sākumā veidojās starp Ziemeļameriku un Dienvidameriku, bet, mainoties pasaules okeāna līmenim, kvartārā notika periodiska sauszemes tiltu veidošanās leduslaikmetos un izzušana starpleduslaikmetos. Piemēram, šāds sauszemes šaurums leduslaikmetos veidojās starp Ziemeļameriku un Āziju. Šo teritoriju dēvē par Beringiju. Sauszemes šaurums izzuda pirms aptuveni 11 000 gadu, kad, kūstot ledus vairogiem, cēlās arī jūras līmenis un appludināja kontinentu zemākās daļas. Segledāju veidošanās kvartārā ietekmē litosfēras izostatisko līdzsvaru – zem segledājiem litosfēra iegrimst. Savukārt pēc segledāju izzušanas notiek litosfēras izostatiskā līdzvara atgūšana un norisinās litosfēras pacelšanās. Šo procesu kopumu dēvē par glacioizostāziju, un vēl šobrīd agrāko, kā arī mūsdienu segledāju klātajā teritorijā noris glacioizostatiskā izlīdzināšanās, kas ietekmē arī jūras līmeni. Segledāju periodiska veidošanās un izzušana kvartārā izsauca arī daudzas citas nozīmīgas vides apstākļu un procesu pārmaiņas, piemēram, dabas un klimata zonu pārbīdi, izmaiņas atmosfēras un okeānu cirkulācijā, pieledāja ezeru veidošanos un katastrofālu noplūdi, specifisku nogulumu uzkrāšanos.

Jau pliocēna epohā pirms aptuveni 5 miljoniem gadu sāka veidoties ledāji Grenlandē, bet pliocēna beigās, kad norisinājāsklimata pavēsināšanās, sāka attīstīties apledojumi arī citur Ziemeļu puslodē. Savukārt Dienvidu puslodes segledāju attīstība aizsākās jau pirms aptuveni 34 miljoniem gadu kainozoja ērā. Kainozojā globālais klimats kļūva vēsāks, jau sākot ar eocēnu. Kvartāra periodā kopumā globāla atdzišana pastiprinās, un, Zemes klimatam reaģējot uz orbitālajiem (arī Milankoviča) cikliem, tie izpaužas kā klimata megacikli. Šo klimata cikliskumu raksturo auksta un silta klimata periodi, kad uz Zemes attiecīgi iestājas leduslaikmeti un starpleduslaikmeti. Nozīmīgas klimata pārmaiņas noris arī ārpusledāju apgabalos mazajos platuma grādos. Tur klimata izmaiņas galvenokārt izpaužas kā mitra un sausa klimata mija. Mitra klimata laika posmus dēvē par pluviāliem.

Kvartāra perioda klimata izmaiņas, salīdzinot ar iepriekšējiem periodiem, ir izpētītas ar augstu detalitāti, jo liecību avotiem ir augsta izšķirtspēja. Informāciju par pēdējo gandrīz 800 000 gadu klimata izmaiņām sniedz Eiropas ledus urbšanas projekta Antarktikā (European Project for Ice Coring in Antarctica, EPICA) ledus serdeņa pētījumi, kura urbšana tika pabeigta 2004. gadā pie Konkordijas stacijas (franču Base antarctique Concordia, itāļu Base antartica Concordia) kupolā C (Dome C). Savukārt dziļjūras nogulumu urbumu seržu izotopu pētījumi ļāvuši noskaidrot visa kvartāra perioda (arī visa kainozoja) klimata izmaiņas. Tie liecina par kopumā 103 marīno izotopu stadijām (MIS) kvartārā, kas atbilst glaciāliem un interglaciāliem. Kvartāra klimata rekonstruēšanā lieli nopelni ir Džonam Imbri (John Imbri) no Kolumbijas Universitātes (Columbia University) un Nikolasam Šekltonam (Nicholas Shackleton) no Kembridžas Universitātes (Cambridge University), kuri atklāja, ka ¹⁸O (skābekļa-18) izmaiņas atspoguļo ledus tilpuma izmaiņas uz Zemes. Turklāt šīs izmaiņas sakrīt orbitālajiem cikliem, kas uzskatāmi par galvenajiem klimata megaciklu cēloņiem (skatīt šķirkli – leduslaikmetu cēloņu teorijas). Kvartāra nogulumu pētījumi Eiropā sākotnēji atklāja liecības par četriem leduslaikmetiem, bet vēlāk tika atrastas morēnas un citi nogulumi, kas liecina pat par astoņiem apledojumiem, sākot ar viduspleistocēnu. Mūsdienu stratigrāfiskajās shēmās Ziemeļrietumeiropā viduspleistocēnā tiek izdalīti seši leduslaikmeti (sākot ar jaunāko  – Vislas, Zāles, Elsteres, Kromeras kompleksa C, B un A leduslaikmeti) un starpleduslaikmeti (Ēmas, Holšteinas, Kromeras kompleksa IV, III, II un I starpleduslaikmets). Seno pleistocēna apledojumu nogulumi lielākoties ir erodēti, tādēļ liecības par tiem ir ļoti ierobežotas, un precīzu apledojumu skaitu un to izplatības robežas Ziemeļu puslodē un Eiropā pēc sauszemes liecībām noteikt nav iespējams. Turklāt jāņem vērā, ka vienā leduslaikmetā apledojumi var veidoties vairākkārtīgi un segledāju izplatība katrā apledojumā ir atšķirīga. Piemēram, pēdējā leduslaikmetā, kurš sākās aptuveni pirms 117 000 gadu, apledojumi vairākkārtīgi attīstījās Skandināvijas pussalā, bet Baltijas valstīs stadiāli apstākļi iestājās un segledāja attīstība norisinājās vien pirms aptuveni 74 000 līdz 59 000 gadu. Šo vidusvislas stadiālu pārtrauca vidusvislas interstadiāls. Gandrīz pilnībā Baltijas valstis segledājs pēdējā leduslaikmetā pārklāja tikai pirms aptuveni 21 000 gadu vēlajā Vislas stadiālā.

Lai gan kvartārā notiek globāla klimata pavēsināšanās, klimatam ir raksturīgs izteikts cikliskums, kura amplitūda pieauga, sākot ar viduspleistocēnu, kad segledāju klātā platība palielinājās. Turklāt klimats kļuva vēsāks leduslaikmetos, bet siltāks – starpleduslaikmetos. Arī Dienvidu puslodē Antarktikas un Patagonijas segledāji piedzīvo cikliskas izmaiņas. Vidus un vēlajā pleistocēnā klimata izmaiņu dominējošais periodiskums bija apmēram 100 000 gadu, kas atbilst Zemes orbītas ekscentritātes izmaiņu ciklam, savukārt agrajā pleistocēnā dominēja aptuveni 41 000 gada cikli, kas saistīti ar Zemes rotācijas ass sašķiebuma periodiskām izmaiņām. Antarktikas ledus serdeņu analīzes liecina, ka vidus un vēlajā pleistocēnā gaisa temperatūra Antarktikā mainījās pat vairāk nekā 10 °C amplitūdā (divreiz vairāk nekā globāli). Iepriekšējā leduslaikmetā globālā gaisa temperatūra maksimāli varēja būt par 6 °C vēsāka, salīdzinot ar pirmsindustriālo laika posmu. Savukārt oglekļa dioksīda jeb ogļskābās gāzes (CO₂) koncentrācija atmosfērā kvartārā periodiski mainījās aptuveni no 180 līdz 300 ppm (angļu parts per million ‘daļas no miljona’). Iepriekšējos starpleduslaikmetos globālā atmosfēras temperatūra bija aptuveni par 1–2 °C augstāka nekā mūsdienās, lai gan oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā maksimāli sasniedza tikai 300 ppm. Mūsdienās oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā pārsniedz jau 420 ppm, veicinot strauju globālu sasilšanu.

Saistībā ar leduslaikmetu un starpleduslaikmetu miju, mainījās arī pasaules okeāna līmenis. Tā svārstības kvartārā ir sasniegušas 120 līdz 150 metrus. Iepriekšējos starpleduslaikmetos pasaules okeāna līmenis ir bijis augstāks nekā mūsdienās. Piemēram, Holšteinas staprleduslaikmetā pirms aptuveni 400 000 gadu jūras līmenis varēja būt līdz pat 13 metriem augstāks nekā mūsdienās. Ēmas starpleduslaikmetā pirms aptuveni 125 000 gadu jūras līmenis bija augstāks par 2–8 metriem. Vēl augstāks jūras līmenis varēja būt pliocēna epohā pirms aptuveni 3 miljoniem gadu, kad tas sasniedza 5–25 metrus virs 1850.–1900. gada līmeņa. Mūsdienās, kopš minētā perioda, vidējais jūras līmenis ir pieaudzis vairāk nekā par 20 cm. Jaunākajos zinātniskajos pētījumos ir atklāts, ka mūsdienu globālā jūras līmeņa celšanās sākās kopš 1863. gada. Pliocēnā ogļskābās gāzes koncentrācija varēja būt tāda pati kā mūsdienās, lai gan gaisa temperatūra bija jau par 2,5–4 °C augstāka (salīdzinot ar 1850.­­–1900. gada periodu).

Lai gan nav nepareizi kvartārā uzkrājušās nogulas saukt par iežiem, tās lielākoties dēvē par nogulumiem, jo tie, pretēji agrāko ģeoloģisko periodu nogulumiežiem, galvenokārt nav konsolidēti. Kvartāra periodā turpina norisināties tektoniskie procesi, tai skaitā Alpu un Himalaju oroģenēzes, veidoties magmatiskie un metamorfie ieži, tomēr šie procesi noris salīdzinošie lēni, un kvartāra perioda intruzīvie ieži lielākoties neatsedzas Zemes virspusē. Izņēmums ir kvartāra ekstruzīvie ieži, kuri veidojas vulkānisma rezultātā, piemēram, lavai izplūstot sauszemē un okeānos. Vulkānisko iežu daļiņas jeb tefras tiek atrastas arī ārpus vulkānisma apgabaliem un ļauj noteikt to aptverošo nogulumu (piemēram, ezeru un purvu nogulumu, arī ledus) vecumu. Kvartārā ir uzkrājušies nogulumi, kuriem raksturīgas mūsdienu vai tiem ļoti līdzīgu dzīvo organismu atliekas un fosilijas, kas raksturo auksta un silta klimata apstākļu periodisku miju. Dažādas mikrofosilijas, īpaši diatomejas un foraminīferas, kas labi saglabājas jūras nogulumos, ļauj detalizēti rekonstruēt kvartāra vides un klimata pārmaiņas. Raksturīgākie kvartāra nogulumi lielajos platuma grādos ir glaciālie nogulumi – morēna un ledājūdeņu jeb glacioakvālie nogulumi (glaciofluviālie un glaciolimniskie nogulumi), kurus veido segledāju pārvietoti un nogulsnēti nešķiroti nogulumi (diamiktons) un šķiroti nogulumi (māls, aleirīts, smilts, grants, oļi, akmeņi). Ar tiem galvenokārt saistās būvmateriālu izejvielu derīgo izrakteņu iegulas. Zemajos platuma grādos turpina attīstīties dēdējumgarozas, sālsezeros uzkrājas evaporīti (piemēram, akmenssāls). Ārpusledāju klātajās platībās izveidojušies plaši apgabali ar lesa nogulumiem un augsnēm. Kvartāra perioda pleistocēna epohas starpleduslaikmetos un holocēnā sauszemes vidē uzkrājas fluviālie, limniskie (ezeru), purvu (kūdra), avotu, alu, eolie (vēja) un citi nogulumi. Jūras jeb marīnā vidē galvenokārt turpina uzkrāties dziļjūras nogulumi (abisālie māli, karbonātiskas un kramainas dūņas) un upju ienestie terigēnie nogulumi kontinentu šelfos un nogāzēs. Ar kontinentālo šelfu un nogāzi saistās arī glaciomarīnie nogulumi, kuri izgulsnējušies no ledājiem un aisbergiem. Seklās tropiskās jūras veidojas koraļļu rifi. Visi nogulumi, kas pārklāj nesadēdējušos iežus dēvējami par regolītu.

Organismu evolūciju un migrāciju kvartārā nosaka galvenokārt periodiskas klimata izmaiņas, bet jo īpaši – ledusvairogu veidošanās un izzušana. Nozīmīgākais evolucionārais notikums kvartārā ir strauja hominīdu dzimtas evolūcija. Tieši kvartārā attīstījās cilvēkpērtiķu un cilvēku dzimtas pārstāvji, piemēram, prasmīgais cilvēks (Homo habilis), stāvus staigājošais cilvēks (Homo erectus), Heidelbergas cilvēks (Homo heidelbergensis), Neandertāles cilvēks (Homo neanderthalensis) un saprātīgais cilvēks (Homo sapiens), kurš Eiropā ieceļoja vēlā pleistocēna vidus Vislas interstadiāla laikā. Jaunākie atradumi Francijā liecina, ka modernais saprātīgais cilvēks Eiropā dzīvoja jau vismaz pirms 57 000 gadu. Ziemeļamerikā cilvēku ieceļošana bija iespējama tikai pēc Laurentīdu segledāja atkāpšanās, izmantojot sauszemes šaurumu Beringijā. Ir zināms, ka pēdējā leduslaikmetā un tā beigās starp aptuveni 20 un 15 tūkstošiem gadu Beringijā eksistēja norobežota cilvēku populācija (jupiki), kuri varēja būt pirmie Ziemeļamerikas ieceļotāji vēl pirms Klovisas (Clovis) kultūras pārstāvjiem. Tomēr iespējams, ka cilvēku ierašanās Ziemeļamerikā notika vēl agrāk – pirms 30 000 gadu vai vēl agrāk.

Saistībā ar sauszemes šaurumu veidošanos kvartārā notiek faunas sajaukšanās un migrācija. Izzūdot Centrālās Amerikas jūras šaurumam, nozīmīgas pārmaiņas notiek Dienvidamerikas zīdītāju faunā, kuru papildina un izkonkurē ienācēji no ziemeļiem. Zinātniekus īpaši interesē kvartāra mugurkaulnieki. To fosilijas ir unikālas, jo daudzām izmirušām sugām mūsdienās joprojām eksistē līdzīgas radniecīgas sugas. Kvartāra fosiliju pētījumi noris ar augstu detalizācijas pakāpi, ko nosaka ne tikai fosiliju saglabātība, bet arī iespēja izmantot absolūtās datēšanas metodes, piemēram, radioaktīvā oglekļa datēšanu. Izmirušu kvartāra zīdītāju pētniecībā tiek izmantota pat to dezoksiribonukleīnskābes (DNS) sekvenēšana. Īpaša zinātnieku uzmanība tiek veltīta galvenokārt tikai kvartāra periodam raksturīgajai alu faunai, kas ļauj rekonstruēt kvartāra mugurkaulnieku, arī cilvēka, attīstību. Daudzi pleistocēna megafaunas pārstāvji jeb lielie sauszemes zīdītāji (piemēram, mamuti, matainie degunradži, zobenzobu tīģeri, alu lāči un lauvas) izmirsa pleistocēna beigās un holocēna sākumā. To izzušana saistāma ne tikai ar klimata pārmaiņām, bet lielā mērā ar saprātīgā cilvēka parādīšanos un ieceļošanu Eiropā un Ziemeļamerikā.

Kvartāra periods ir mākslā un literatūrā visplašāk atspoguļotais periods, jo kvartārā, kurš turpinās joprojām, līdz ar cilvēka evolūciju rodas un attīstās arī cilvēka mākslinieciskās izpausmes. Senākie mākslas artefakti (rotas) zināmi jau no vidējā paleolīta, lai gan iespējams tie tika darināti pat agrāk. Senākie akmens darbarīki, kurus izgatavoja australopiteki vēl pirms cilvēku (Homo) ģints rašanās, ir atrasti Kenijā. To vecums ir apmēram 3,3 miljoni gadu, kas atbilst paleolīta sākumam. Viena no senākajām cilvēka mākslas formām ir alu zīmējumi. Šobrīd senākie zināmie cilvēku ģints alu zīmējumi tika radīti pirms vairāk nekā 44 000 gadu Indonēzijā. Visvairāk alu ar gleznojumiem ir atrastas Eiropā (īpaši Spānijā un Francijā), piemēram, Fumanes ala Itālijā, Altamiras ala Spānijā, Šoves ala un Laskas ala Francijā. Mūsdienās senākie zināmie alu gleznojumi ir atrasti Spānijā, kuru vecums ir 65 000 gadu un kurus radīja neandertālieši vēl pirms saprātīgā cilvēka ierašanās Eiropā. Savukārt senākais zināmais saprātīgā cilvēka abstraktais zīmējums (uz nelielas ieža atlūzas uzvilktas līnijas, izmantojot okeru) pasaulē ir radīts vēl senāk – pirms 73 000 gadu. Tas tika atrasts Blombosas alā, Dienvidamerikā. Kvartāra periods mūsdienu mākslā tiek saistīts galvenokārt ar leduslaikmetu un pleistocēna lielajiem zīdītājiem. Šo zīdītāju fosilās atliekas izstādītas dabas muzejos visā pasaulē, attēlotas animālistu darbos un filmās, piemēram, animācijas filmu sērijā “Ledus laikmets” (Ice Age, 2002–2016). Leduslaikmetam ir veltīti daudzi muzeji, ekspozīcijas, parki un centri, piemēram, Ledus laikmeta centrs (Jääaja Keskus) Tartu, Igaunijā. Kvartāra nogulumu atsegumi, alas, avoti, dažādas reljefa formas un citi veidojumi ir plaši pārstāvēti ģeoparkos, rezervātos, nacionālajos un dabas parkos, jo tie atrodas Zeme virskārtā un veido daudzveidīgus ģeoloģiskos un ģeomorfoloģiskos dabas pieminekļus.