К настоящему времени известно немало фактов, свидетельствующих о кардинальном изменении климата и всей природы нашей планеты около 2 млн. лет назад. Важной реакцией на возросшее похолодание явилось разрастание ледников во многих горных странах. Около 1,8 млн. лет назад трансформация природной среды приобрела особенно большие масштабы и Земля вступила в современный период своего развития, называемый четвертичным. По этому периоду мы располагаем наиболее полной информацией, которая широко используется и для реконструкции горных оледенений. Конечно, и здесь в основе лежит изучение ледниковых и других генетически связанных с ними отложений. Подходы к их исследованию в принципе базируются на тех же стратиграфических, литологических и палеонтологических методах, применяемых в геологии более древних периодов.
Физические свойства климата неизбежно проявляются в составе и строении поверхностных отложений и формах рельефа. Выше мы уже отмечали роль литоморфологического анализа морен в изучении гляциологических процессов. Кроме того, данные о составе и строении морен совершенно необходимы для их четкой диагностики, поскольку в горах встречается немало других отложений и форм рельефа, внешне сходных с ледниковыми. Много лет продолжается дискуссия о происхождении вала Тюбеле в долине реки Баксан или Башильского вала в долине реки Чегем на Северном Кавказе. В обоих случаях ставится вопрос: сель это или морена, тогда как единственно правильный ответ дал бы литологический анализ.
Известно также, что в верхней части долины реки Сакени в Абхазии обнаружена серия гряд, которые принимали за конечные морены. При исследовании их петрографический состав крупнообломочного материала оказался исключительно однородным и сходным с составом коренных пород близлежащих участков бортов трога. Концентрация мелкозема в грядах была крайне незначительной. В плановом отношении гряды постепенно расширялись от бортов трога к его осевой части. Таким образом, судя по морфологии гряд и характеру их отложений, вполне можно интерпретировать формы обвального происхождения, а не конечные морены. Заметим, что в условиях тектонически активного центральнокавказского высокогорья обвалы — довольно обычное явление.
Кроме таких материальных свидетельств пребывания ледников, как морены, следует особо выделить ленточные глины — осадки ледниково-подпрудных озер. Для диагностики холодного климата важно изучение многообразных ископаемых мерзлотных явлений: структурных грунтов, солифлюкционных отложений и др.
Косвенным индикатором приледниковых обстановок служат лёссы — пористые алевриты, которые, по мнению многих исследователей, были принесены ветрами, дувшими с ледников. На связь лёссов с оледенением впервые определенно указал видный русский геолог П. А. Тутковский.