Геология района Гранд-Каньон - Geology of the Grand Canyon area

Широкий каньон с обнаженными камнями красно-коричневого цвета
В Большой Каньон от Навахо-Пойнт. В Река Колорадо находится справа, а Северный край слева виден вдалеке. Вид показывает почти все осадочный слой описано в этой статье.

В геология района Гранд-Каньон включает одну из наиболее полных и изученных последовательностей Скала на земле. Почти 40 крупных осадочная порода слои, выставленные в Большой Каньон и в Национальный парк Гранд-Каньон ареалы имеют возраст от примерно 200 миллионов до почти 2 миллиардов лет. Большинство отложилось в теплых мелководных морях и у древних, давно исчезнувших морских берегов на западе. Северная Америка. И морские, и наземные отложения представлены, в том числе литифицированные песчаные дюны из потухшей пустыни. Известно не менее 14 несоответствия в геологической летописи, найденной в Гранд-Каньоне.

Подъем региона начался около 75 миллионов лет назад во время Ларамидная орогенез; горное мероприятие, которое в значительной степени отвечает за создание Холмистая местность на восток. Всего Плато Колорадо был поднят примерно на 2 мили (3,2 км). Соседний Провинция бассейна и хребта на западе начали формироваться около 18 миллионов лет назад в результате корковый растяжка. Дренажная система, которая протекала через то, что сегодня является восточной частью Большого Каньона, впадала в ныне более низкую провинцию Бассейн и Диапазон. Открытие Калифорнийский залив около 6 миллионов лет назад позволили река чтобы пробиться к северо-востоку от залива. Новая река захватила старый дренаж, чтобы сформировать исконную Река Колорадо, который, в свою очередь, начал формировать Гранд-Каньон.

Более влажный климат навлеченный ледниковые периоды Начиная с 2 миллионов лет назад, раскопки Гранд-Каньона значительно увеличились, глубина которых была почти такой же, как сейчас, 1,2 миллиона лет назад. Вулканический депонированная деятельность лава над площадью от 1,8 миллиона до 500 000 лет назад. Не менее 13 лавовые дамбы перекрыли реку Колорадо, образуя озера глубиной до 2 000 футов (610 м). Конец последнего ледникового периода и последующие человек активность значительно уменьшила способность реки Колорадо раскапывать каньон. Плотины в частности, имеют нарушенные схемы переноса наносов и отложение. Контролируемые наводнения из Плотина Глен-Каньон вверх по течению были проведены, чтобы увидеть, имеют ли они восстановительный эффект. Землетрясения и массовое истощение эрозионные события по-прежнему влияют на регион.

Экспонат с различными слоями горных пород, вырезанными из стены каньона.
Рисунок 1. Геологический поперечное сечение Гранд-Каньона. Черные числа соответствуют номерам подразделов в разделе 1, а белые числа упоминаются в тексте.

Отложение осадков

Массивный столб из камня неправильной формы с механическим приводом со вставками из уложенных друг на друга камней более кирпичной формы, образующих наклонную вправо колонну. Мемориальная доска на колонне гласит: «Гранд-Каньон Страта, любезно предоставлен Национальным парком Гранд-Каньон».
Камни из каждого слоя на выставке на площади Наследия во Флагстаффе.

Подвальные скалы Вишну

Серо-красноватая скала с неровной поверхностью, прилегающая к реке.
В Подвальные скалы Вишну были отложены в виде вулканических пород и отложений, но позже были метаморфизованы и прорваны вулканическими породами.

Примерно 2,5 и 1,8 миллиарда лет назад в Докембрийский время, песок, грязь, ил, и ясень были заложены в морском бассейне, примыкающем к орогенный пояс.[1] От 1,8 до 1,6 миллиарда лет назад не менее двух островные дуги столкнулся с прото-североамериканскими континент.[2] Этот процесс тектоника плит сжала и перенесла морские отложения в бассейне на материк и подняла их из моря. Позже эти камни были похоронены на 12 миль (19 км) под поверхностью и подвергнуты сварке под давлением. метаморфическая порода.[3] Результирующий Метаморфический люкс Granite Gorge, который является частью Подвальные скалы Вишну, состоит из метаосадочных сланцев Вишну и метавулканических сланцев Брахмы и Рамы, которые образовались от 1,75 до 1,73 миллиарда лет назад.[4] Это прочная скала, которая теперь обнажается на дне каньона во Внутреннем ущелье.

Когда вулканические острова столкнулись с материком около 1,7 миллиарда лет назад, капли магма поднялся из субдукция зона и вторглась в метаморфическую свиту Гранитного ущелья.[5] Эти плутоны медленно охлаждали, чтобы сформировать гранит Заратустра; часть которого позже будет преобразована в гнейс. Этот рок-юнит можно увидеть как светлые полосы в темноте. гранат -шпинкованный сланец Вишну (см. 1b в Рисунок 1 ). Внедрение гранита произошло в три фазы: две во время начального периода метаморфизма Вишну, а третья - около 1,4 миллиарда лет назад.[6] Третий этап сопровождался масштабным нарушение, особенно вдоль разломов север-юг, что приводит к частичному рифтинг континента.[3] Столкновение расширило континент от Вайоминг –Колорадо граничит с Мексикой и почти удвоил толщину коры в районе Гранд-Каньона.[5] Частично это утолщение привело к образованию предков высотой от 5 до 6 миль (от 8 до 10 км). Mazatzal горы.[7]

Последующая эрозия, продолжавшаяся 300 миллионов лет, удалила большую часть обнаженных отложений и горы.[8] Это превратило очень высокие горы в небольшие холмы высотой от нескольких десятков до сотен футов (десятков метров).[2] Геолог Джон Уэсли Пауэлл назвал этот большой пробел в геологической летописи, который также наблюдается в других частях мира, Большое несоответствие.[8] Другие отложения могли быть добавлены, но, если они когда-либо существовали, были полностью удалены эрозией. Такие пробелы в геологическая запись называются несоответствия геологами. Великое несоответствие - один из лучших примеров открытого несоответствие, который представляет собой тип несогласия, при котором слои слоистых пород выше огненный или метаморфических пород.[9]

Гранд-Каньон Супергруппа

Основная статья: Гранд-Каньон Супергруппа

В позднем докембрии расширение от большого тектоническая плита или меньшие тарелки, уходящие от Лаурентия истончил его Континентальный разлом, образуя большие рифтовые бассейны это в конечном итоге не приведет к расколу континента.[5] В конце концов, этот затонувший регион Лаврентия был затоплен неглубоким морским путем, который простирался по крайней мере с сегодняшнего дня. Озеро Верхнее к Национальный парк Глейшер в Монтана к Гранд-Каньону и Горы Уинта.[2] Образовавшаяся супергруппа осадочных отложений Гранд-Каньона состоит из девяти различных геологические образования которые были заложены в этом море 1,2 миллиарда 740 миллионов лет назад.[10] Хорошие обнажения супергруппы можно увидеть в восточной части Гранд-Каньона во Внутреннем ущелье и с Desert View, Lipan Point и Moran Point.[11][примечание 1]

Многослойная темно-коричневая скала в виде ступенек на уступах над рекой в ​​каньоне с обнаженными красновато-коричневыми скалами
В Карденас Базальт был уложен поверх остальной части супергруппы Гранд-Каньон

Самая старая часть супергруппы - это Unkar Group. Он накапливался в различных речных, дельтовых, приливных, прибрежных и морских средах. Первой формацией, созданной в Unkar Group, была Формирование баса. Речной гравий первоначально накапливался в мелководных речных долинах. Позже они превратились в базальную конгломерат который известен как член группы Hotauta Bass Formation.[12] Формация Басс была отложена в мелком море недалеко от побережья как смесь известняк, песчаник, и сланец. Позднее диагенез изменил основную часть известняка на доломит. Его толщина от 120 до 340 футов (от 37 до 100 м) сероватого цвета.[9] Возраст этого слоя составляет в среднем 1250 миллионов лет. Это самый старый обнаженный слой в Гранд-Каньоне, содержащий окаменелости.строматолиты.[11] Хакатайский сланец состоит из тонких пластов маргинально-морского аргиллиты, песчаники и сланцы вместе имеют толщину от 445 до 985 футов (от 136 до 300 м).[13] Эта формация свидетельствует о кратковременном регрессе (отступлении) берега моря в районе, оставившем илистые отмели.[9] Сегодня он очень яркий оранжево-красный и дал название Красному каньону. Шинумо Кварцит устойчивый морской осадочный кварцит Это было разрушено, чтобы сформировать монаднок которые позже стали островами в Кембрийский время. Эти острова выдерживали воздействие волн достаточно долго, чтобы снова засыпать их другими отложениями в кембрийский период.[9] Формирование Докса имеет толщину более 3000 футов (910 м) и состоит из песчаника с несколькими прослоями сланцевых пластов и аргиллитов, отложившихся в речных и приливных условиях.[14] Следы ряби а другие особенности указывают на то, что он находился недалеко от берега. Выходы этого красно-оранжевого образования можно увидеть в восточной части каньона. В этом слое обнаружены окаменелости строматолитов и водорослей. Возраст 1070 ± 70 миллионов лет Карденас Базальт является самым молодым образованием в Unkar Group.[15] Он состоит из слоев темно-коричневого базальтовый камни, которые текли как лава толщиной до 1000 футов (300 м).[9]

Формация Нанковип возрастом около 1050 миллионов лет и не входит в группу.[16] Эта горная единица состоит из крупнозернистого песчаника и отложилась в мелководном море на эродированной поверхности базальта Карденас.[9] Наньковип обнажен только в восточной части каньона. Разрыв в геологической летописи, несогласие, следует за Наньковипом.

Выступ из галечного камня с лишайником.
Sixtymile Formation - последний скальный массив в группе Chuar.

Все образования в Чуар Групп были отложены в прибрежных и мелководных морских средах около 1000-700 миллионов лет назад.[17] Формация Галерос - это в основном зеленоватая формация, состоящая из переслаивающихся песчаников, известняков и сланцев. Окаменелые строматолиты встречаются в Галеросе.[18] Формация Квагунт состоит из черного сланца и аргиллита от красного до фиолетового с некоторым количеством известняка.[19] Отдельные карманы красноватого песчаника также встречаются вокруг Карбон-Батт. В этом слое встречаются строматолиты.[20] Формация Sixtymile состоит из песчаника коричневого цвета с небольшими участками сланца.

Около 800 миллионов лет назад супергруппа была наклонена на 15 ° и заблокирована виноват в Гранд-Каньоне Орогенез.[21][22] Некоторые из блочных единиц сдвинулись вниз, а другие двинулись вверх, в то время как движение разломов создавало тренд с севера на юг. разломная гора диапазоны.[9] Произошла эрозия около 100 миллионов лет, которая смыла большую часть группы Чуар вместе с частью группы Ункар (обнажая кварцит Шинумо, как объяснялось ранее). Горные хребты были превращены в холмы, а в некоторых местах все 12 000 футов (3700 м) супергруппы были полностью удалены, обнажая скалы фундамента ниже.[5] Все породы, отложившиеся на вершине супергруппы Гранд-Каньон в докембрии, были полностью удалены. Это создало серьезное несогласие, которое представляет 460 миллионов лет утерянной геологической истории в этом районе.[23]

Tonto Group

Основная статья: Tonto Group

В течение Палеозой эпохи западная часть того, что впоследствии станет Северной Америкой, находилась около экватора и на пассивная маржа.[23] В Кембрийский взрыв жизни в этой части мира прошло около 15 миллионов лет.[24] Климат был теплый и беспозвоночные, такие как трилобиты, были в изобилии.[25] Океан начал возвращаться в район Гранд-Каньона с запада около 550 миллионов лет назад.[9] Когда его береговая линия сместилась на восток, океан начал одновременно откладывать три образования Tonto Group.

Широкий каньон с отвесными стенами коричневого цвета. Река внутри долины находится ниже широкой пологой поверхности.
Группу Тонто легче всего увидеть как широкую платформу Тонто чуть выше реки Колорадо.

Возраст песчаника Тапеац составляет 525 миллионов лет, он состоит из средне- и крупнозернистого песка и конгломерата, отложившегося на древнем берегу (см. 3а в Рисунок 1 ).[10] Следы ряби обычны в верхних частях этого темно-коричневого тонкослоистого слоя. Окаменелости и отпечаток следа трилобитов и брахиоподы также были найдены в Tapeats. Сегодня это скала толщиной от 100 до 325 футов (от 30 до 100 м).[26] Возраст Bright Angel Shale составляет 515 миллионов лет, он состоит из сланцев, полученных из аргиллитов, которые переслаиваются небольшими участками песчаника и глинистого известняка с несколькими тонкими пластами доломит.[10] В основном он отложился в виде ила недалеко от берега и содержит окаменелости брахиопод, трилобитов и червей (см. 3b на рисунке 1). Цвет этого образования в основном различных оттенков зеленого с некоторыми коричневато-коричневыми и серыми частями. Это склонообразователь, его толщина составляет от 270 до 450 футов (от 82 до 137 м).[27] Глауконит отвечает за зеленую окраску Яркого Ангела.[28] Известняк Муав возрастом в среднем 505 миллионов лет, он состоит из серого тонкослоистого известняка, отложившегося вдали от берега. карбонат кальция осаждается (см. 3c на рисунке 1).[10] Западная часть каньона имеет гораздо более толстую толщу Муав, чем восточная часть.[29] Муав - это скала толщиной от 136 до 827 футов (от 41 до 252 м).[30]

Эти три формации образовались в течение 30 миллионов лет с раннего до среднего кембрия.[31] Трилобиты, за которыми следуют брахиоподы, являются наиболее часто встречающимися окаменелостями в этой группе, но хорошо сохранившиеся окаменелости относительно редки.[30] Мы знаем, что береговая линия переходила (продвигалась на сушу), потому что более мелкозернистый материал откладывался поверх более крупнозернистых отложений.[31] Сегодня группа Тонто составляет платформу Тонто, которая видна выше и следует за рекой Колорадо; Песчаник Тапеатс и известняк Муав образуют скалы платформы, а сланцы Яркого Ангела образуют ее склоны.[31] В отличие от протерозойских отложений под ним, пласты группы Тонто в основном лежат в исходном горизонтальном положении. Сланец Яркого Ангела в группе образует водоем (барьер для грунтовые воды просачиваясь вниз), и таким образом собирает и направляет воду через вышележащий известняк Муав, чтобы питать источники во Внутреннем ущелье.

Темпл-Бьютт, Редволл и Каньон Сюрприз

Следующие два периода геологическая история, то Ордовик и Силурийский, отсутствуют в последовательности Гранд-Каньон.[25] Геологи не знают, откладывались ли осадки в эти периоды и впоследствии были удалены эрозией, или они вообще никогда не откладывались.[31] В любом случае, этот перерыв в геологической истории области охватывает около 65 миллионов лет. Тип несогласия, называемый несоответствие был сформирован.[32] Несоответствия показывают эрозионные особенности, такие как долины, холмы и скалы, которые позже покрыты более молодыми отложениями.

Аннотированная фотография разноцветных скал на скале.
Формация Темпл-Батт была отложена на эродированной поверхности известняка Муав. Он, в свою очередь, был похоронен в известняке Редволл.

Геологам известно, что в это время на вершине известняка Муав были вырезаны глубокие каналы.[31][32] Вероятной причиной были ручьи, но, возможно, виноват морской поток. В любом случае, эти впадины были заполнены пресноводным известняком около 385 миллионов лет назад в Средние века. Девонский в формации, которую геологи называют Формация Темпл Бьютт (см. 4а на рисунке 1).[10] Мраморный каньон в восточной части парка хорошо видны эти залитые пурпурным цветом каналы.[31] Формация Темпл-Бьютт - это скала в западной части парка, где она от серого до кремового цвета доломита. Окаменелости животных с позвоночник находятся в этой формации; костные пластинки пресноводных рыб в восточной части и многочисленные окаменелости морских рыб в западной части. Формация Темпл-Бьютт имеет толщину от 100 до 450 футов (от 30 до 137 м); тоньше около деревни Гранд-Каньон и толще в западной части Гранд-Каньона.[33] Несогласие, представляющее от 40 до 50 миллионов лет утраченной геологической истории, отмечает вершину этого образования.[34]

Следующее образование в геологической колонне Гранд-Каньона - это скала, образующая Известняк Редволл толщиной от 400 до 800 футов (от 120 до 240 м) (см. 4b на рисунке 1).[35] Редволл состоит из толстослоистого известняка от темно-коричневого до голубовато-серого и доломита с белым черт узелки смешались.[31] Он был заложен на отступающей мелководье тропический море около экватора в течение 40 миллионов лет от раннего до среднего Миссисипец.[36] Многие окаменелые морские лилии, брахиоподы, мшанки, роговые кораллы, наутилоиды, и губки, наряду с другими морскими организмами, такими как большие и сложные трилобиты, были обнаружены в Редволле.[31] В конце Миссисипского времени регион Гранд-Каньона медленно поднялся, а Рэдволл частично разрушился. А Карстовая топография В результате образовались пещеры, воронки и подземные речные каналы, но позже они были заполнены большим количеством известняка.[8] Открытая поверхность Redwall приобретает свой характерный цвет от дождевой воды, капающей с утюг -богатые красные кровати залегающих выше сланцев Супай и Отшельник.[31]

Сюрприз-каньон представляет собой осадочный слой пурпурно-красного сланца, который залегал в прерывистых слоях из песка и извести над Редволл (см. 4c на рисунке 1). Он был создан в очень позднем Миссисипи и, возможно, в очень раннем Пенсильванский время, когда земля опустилась и прилив эстуарии долины рек засыпаны наносами.[31] Это образование существует только в изолированных линзах толщиной от 50 до 400 футов (от 15 до 122 м).[37] Каньон Сюрприз был неизвестен науке до 1973 года, и добраться до него можно было только вертолет.[36] В этой формации встречаются ископаемые бревна, другой растительный материал и морские раковины.[31] Несогласие отмечает вершину формации Surprise Canyon, и в большинстве мест это несогласие полностью удалило Surprise Canyon и обнажило нижележащий Redwall.

Группа Супай

От желто-коричневого до кремового цвета слой скалы над водой
Группа Супай с брошенным на мель бревном после наводнения на плотине Глен-Каньон

Несогласие продолжительностью от 15 до 20 миллионов лет разделяет Группа Супай из ранее депонированной формации Редволл.[36] Группа Супай была депонирована в конце Миссисипи, через Пенсильванию и в Ранняя пермь время, примерно от 320 миллионов до 270 миллионов лет назад.[38] Как морские, так и неморские отложения грязи, ила, песка и известковых отложений лежали на широкой прибрежной равнине, похожей на Побережье Мексиканского залива Техас сегодня.[38] Примерно в это время Скалистые горы предков выросла в Колорадо и Нью-Мексико, и ручьи принесли с них размытые отложения в район Гранд-Каньона.[39]

Образования группы Супай в западной части каньона содержат известняк, свидетельствующий о теплом мелководном море, в то время как восточная часть, вероятно, представляла собой илистую дельту реки. Эта формация состоит из красных алевролитов и сланцев, покрытых слоями песчаника коричневого цвета, которые вместе достигают толщины от 600 до 700 футов (около 200 м).[31] Сланцы раннепермских отложений этой группы были окисленный до ярко-красного цвета. Окаменелости следов земноводных, рептилий и обильный растительный материал можно найти в восточной части, и все большее количество морских окаменелостей обнаруживается в западной части.[40]

Образования супайской группы от самых старых до самых молодых (несогласие присутствует в верхней части каждой): Ватахомиги (см. 5а на рисунке 1) представляет собой склонообразующий серый известняк с некоторыми полосами красных кремней, песчаником и пурпурным алевролитом, Толщина от 100 до 300 футов (от 30 до 90 м).[41] Манакача (см. 5b на рис. 1) - это бледно-красный песчаник и красный сланец, образующий скалы и склоны, в Гранд-Каньоне средней толщиной 300 футов (90 м).[42] Wescogame (см. 5c на рисунке 1) представляет собой бледно-красный песчаник и алевролит, образующий уступы и склоны, толщиной от 100 до 200 футов (от 30 до 60 м).[43] Эспланада (см. 5d на рис. 1) представляет собой бледно-красный песчаник и алевролит, образующий уступ и обрыв, толщиной от 200 до 800 футов (от 60 до 200 м).[44] Несогласие отмечает вершину группы Supai.

Отшельник, Коконино, Торовип и Кайбаб

Как и группа Супай под ним, Пермский период в возрасте Образование отшельника вероятно, отложился на широкой прибрежной равнине (см. 6а на рисунке 1).[38] Чередование тонкослоистых оксид железа, грязь и ил были отложены через пресноводные потоки в полузасушливой среде около 280 миллионов лет назад.[10] Окаменелости крылатых насекомых, шишковидных растений и папоротники найдены в этом образовании, а также следы позвоночных животных.[32] Это мягкий склонообразователь из темно-красных сланцев и аргиллитов толщиной примерно от 100 до 900 футов (от 30 до 274 м).[45] Развитие откосов будет периодически подрывать образования выше, и блоки этой породы размером от машины до дома будут каскадом спускаться на платформу Тонто. Несогласие отмечает вершину этого образования.

Следы округлой формы со следами когтей или пальцев на камне коричневого цвета
Животные, похожие на ящериц, оставили свои следы в песчанике Коконино

Коконино Песчаник образовался около 275 миллионов лет назад, когда область высохла и песчаные дюны сделано из кварц песок вторгся в растущую пустыню (см. 6b на рисунке 1).[10] Некоторое количество Coconino заполняет глубокие грязевые трещины в нижележащих сланцах Hermit.[38] а пустыня, которая создала Коконино, просуществовала от 5 до 10 миллионов лет.[46] Сегодня Коконино представляет собой обрывистую скалу толщиной от 57 до 600 футов (от 17 до 183 м) от золотисто-белого до кремового цвета у края каньона.[47] Поперечное напластование Узоры матовых, мелкозернистых, хорошо отсортированных и округлых кварцевых зерен, видимых на его скалах, совместимы с эоловой средой, но не подтверждают ее окончательно.[48][32][49] Также окаменелые следы от ящерица -подобные существа и то, что похоже на следы из многоножки и скорпионы.[50] Несогласие отмечает вершину этого образования.

Темная масса в голубовато-сером камне с ракушками.
Окаменелости, такие как брахиоподы и фрагменты морских лилий, часто встречаются в формациях Торовип и Кайбаб.

Следующим в геологической колонке идет 200-футовый (60-метровый) объект толщиной Формация Торовип (см. 6c на рисунке 1).[40] Он состоит из красного и желтого песчаника и глинисто-серого известняка с прослоями гипс.[40] Формация откладывалась в теплом мелком море, когда береговая линия переходила (вторгалась) и регрессировала (отступала) над сушей.[40] Средний возраст породы около 273 миллионов лет.[10] В наше время это выступ и склонообразователь, содержащий окаменелости брахиопод, кораллы, и моллюски наряду с другими животными и различными наземными растениями.[40] Toroweap состоит из следующих трех членов:[51] Селигман представляет собой склонообразующий песчаник и алевролит от желтоватого до красноватого цвета. Каньон Брейди - это серый известняк, образующий скалы, с некоторыми черт. Wood Ranch - это склонообразующий бледно-красный и серый алевролит и доломитовый песчаник. Несогласие отмечает вершину этого образования.

Одно из самых высоких и, следовательно, самых молодых образований, замеченных в районе Гранд-Каньона, - это Известняк Кайбаб (см. 6d на рисунке 1). Он превращается в выступающие скалы толщиной от 300 до 400 футов (от 90 до 100 м).[52] и был заложен в самое позднее раннее пермское время, около 270 миллионов лет назад,[10] над наступающим теплым мелким морем. Формация обычно состоит из песчаного известняка, расположенного поверх слоя песчаника.[53] Это кремовая или серовато-белая скала, на которой посетители парка стоят, глядя на каньон с обоих краев. Это также поверхностная порода, покрывающая большую часть Плато Кайбаб к северу от каньона и Плато Коконино сразу на юг. В этом образовании были найдены зубы акулы, а также многочисленные окаменелости морских беспозвоночных, таких как брахиоподы, кораллы, моллюски, морские лилии, и черви. Несогласие отмечает вершину этого образования.

Мезозойские отложения

Большой холм из камня и грязи с красноватой и сероватой почвой, большей частью покрытый растительностью.
Красноватое обнажение Моенкопи под вулканическими обломками на Red Butte

Подъем ознаменовал начало Мезозойский и ручьи начали прорезать новую сушу. Ручьи, текущие через широкие низкие долины в Триасовый отложившиеся осадки со временем эродировали с близлежащих возвышенностей, создав некогда 300-метровую толщу Формация Моенкопи.[54] Формация состоит из песчаника и сланца с промежуточными слоями гипса.[55] Обнажения Моенкопи встречаются вдоль Река Колорадо в Мраморный каньон, на Кедровой горе ( меса у юго-восточной границы парка), а в Red Butte (расположен к югу от Деревня Гранд-Каньон ).[54] Остатки Конгломерат Шинарумп, сама является членом Формирование Чинле, находятся над формацией Моенкопи, недалеко от вершины Ред-Бьютта, но ниже более молодого потока лавы.[54]

Образования общей мощностью от 4000 до 5000 футов (от 1200 до 1500 м) были отложены в регионе в мезозое и Кайнозойский но были почти полностью удалены из последовательности Гранд-Каньона в результате последующей эрозии.[56] В геология района каньонов Сион и Колоб и геология района Брайс-Каньон записывает некоторые из этих образований. Все эти скальные образования вместе образуют суперпоследовательность скальных пород, известную как Парадная лестница.

Кайнозойское региональное поднятие и размыв каньона

Подъем и близлежащая пристройка

В Ларамидная орогенез повлияли на всю западную часть Северной Америки, помогая построить Американские кордильеры. В Подъем Кайбаб, Памятник Апварпу, то Горы Уинта, Сан-Рафаэль Свелл, а Холмистая местность были воодушевлены, по крайней мере частично, орогенезом Ларамидов.[57] Это крупное горообразовательное событие началось в конце мезозоя, около 75 миллионов лет назад.[54] и продолжил в эоцен период кайнозоя.[57] Это было вызвано субдукция у западного побережья Северной Америки. Основные разломы, которые простираются с севера на юг и пересекают область каньона, были реактивированы этим поднятием.[50] Многие из этих разломов имеют докембрийский возраст и действуют до сих пор.[58] Ручьи, истощающие Скалистые горы в начале Миоцен время закончилось в бассейнах, не имеющих выхода к морю, в штатах Юта, Аризона и Невада, но нет никаких доказательств главная река.[59]

Рельефная карта примерно овальной формы плато Колорадо, окружающего точку пересечения американских штатов Юта, Колорадо, Нью-Мексико и Аризона.
Поднятие плато Колорадо заставило реки сокращаться быстрее.

Около 18 миллионов лет назад силы напряжения начали истончаться и опускаться на запад, создавая Провинция бассейна и хребта.[59] Бассейны (грабенс ) обрушились и горные хребты (горсты ) поднялся между старыми и новыми разломами север-юг простирания. Однако по малоизученным причинам кровати Плато Колорадо оставались в основном горизонтальными в течение обоих событий, даже когда они были подняты примерно на 2 мили (3,2 км) за два импульса.[60][заметка 2] Крайняя западная часть каньона заканчивается одним из разломов бассейна и хребта, Гранд-Уош, который также отмечает границу между двумя провинциями.[40]

Подъем от горообразования Ларамид и создание провинции Бассейн и Диапазон работали вместе, чтобы усилить крутизну градиент ручьев, текущих на запад на плато Колорадо. Эти потоки прорезают глубокие, растущие на восток каналы в западной окраине плато Колорадо и откладывают свои отложения в расширяющейся области Бассейна и хребта.[59]

Согласно исследованию 2012 года, есть свидетельства того, что возраст западной части Большого каньона может составлять 70 миллионов лет.[61]

Река Колорадо: происхождение и развитие

Рифтинг начал создавать Калифорнийский залив далеко на юг, 6-10 миллионов лет назад.[59] Примерно в то же время западный край плато Колорадо мог немного просесть.[59] Оба события изменили направление многих потоков к провисающей области, и увеличившийся градиент заставил их сокращение намного быстрее. От 5,5 до 5 миллионов лет назад направленная эрозия на север и восток консолидированный эти потоки в одну большую реку и связанные с ней притоки.[62] Эта река, исконная Нижняя Река Колорадо, начал заполнять северный рукав залива, который простирался почти до места Плотина Гувера, с эстуарными отложениями.[59]

Река сероватого цвета с зеленой растительностью на берегах, но небольшая по сравнению с высокими красновато-коричневыми стенами каньона, в котором она находится.
Река Колорадо сократилась почти до нынешней глубины Гранд-Каньона 1,2 миллиона лет назад.

В то же время ручьи текли с высокогорья в центральной части Аризоны на север и через то, что сегодня является западным Большим каньоном, возможно, питая более крупную реку.[63] Механизм, с помощью которого исконная река Нижнего Колорадо захватила этот дренаж и дренаж большей части остальной части плато Колорадо, неизвестен. Возможные объяснения включают направленную эрозию или прорыв естественной плотины озера или реки.[63] Независимо от причины, Нижний Колорадо, вероятно, захватил не имеющий выхода к морю Верхний Колорадо где-то к западу от поднятия Кайбаб.[62] Значительно большая площадь дренажа и более крутой уклон потока помогли еще больше ускорить выемку грунта.

Ледниковые периоды в течение Плейстоцен принес более прохладный и влажный плювиальный климат региона начался 2–3 миллиона лет назад.[64] Добавленный атмосферные осадки повышенный сток и эрозионная способность ручьев (особенно от талой родниковой воды и паводки летом).[заметка 3] С значительно увеличившимся объемом потока Колорадо резало быстрее, чем когда-либо прежде, и начало быстро раскапывать Гранд-Каньон за 2 миллиона лет до настоящего времени, почти достигнув современной глубины 1,2 миллиона лет назад.[65]

Образовавшийся Гранд-Каньон реки Колорадо тянется примерно с востока на запад на 278 миль (447 км) между Озеро Пауэлл и Озеро Мид.[66] На этом расстоянии река Колорадо опускается на 2 000 футов (610 м) и вырыла около 1 000 кубических миль (4 200 км.)3) осадка, чтобы сформировать каньон.[67] Эта часть реки делит пополам подъемник Кайбаб высотой 9000 футов (2700 м).[68] и проходит семь плато ( Кайбаб, Канаб, и Shivwits плато ограничивали северную часть каньона и Коконино ограничивает южную часть).[66] Каждое из этих плато ограничено разломами, простирающимися с севера на юг, и моноклинами, созданными или реактивировавшимися во время орогении Ларамид. Ручьи, впадающие в реку Колорадо, с тех пор использовали эти разломы для раскопок собственных каньонов притоков, таких как каньон Брайт-Энджел.[примечание 4]

Вулканическая активность в западном каньоне

Темная скальная масса, нависшая над каньоном
Трон Вулкана вулкан над Лавовым водопадом. Потоки лавы, такие как этот сильно размытый остаток, когда-то перекрывали реку Колорадо.

Вулканическая активность началась в Вулканическое поле Уинкарет (в западной части Гранд-Каньона) около 3 миллионов лет назад.[69] Более 150 потоки из базальтовый лава[70] с 725 000 до 100 000 лет назад перекрывал реку Колорадо по крайней мере 13 раз.[71] Плотины, как правило, формировались за несколько недель, имели длину от 12 до 86 миль (от 19 до 138 км), высоту от 150 до 2000 футов (от 46 до 610 м) (толще вверх по течению и тоньше вниз по течению) и имели объем от 0,03 до 1,2 кубических миль (от 0,13 до 5.00 км3).[72]

Долговечность плотин и их способность удерживать воду реки Колорадо в больших озерах обсуждались. Согласно одной из гипотез, вода из реки Колорадо скапливалась за дамбами в больших озерах, которые простирались до Моав, Юта.[73] Плотины были преодолены в короткие сроки; те, что были от 150 до 400 футов (от 46 до 122 м) в высоту, были затоплены своими озерами за 2-17 дней.[74] В то же время отложения заполнили озера за дамбами. Осадки заполнили бы озеро за 150-футовой (46-метровой) плотиной за 10,33 месяца, заполнили бы озеро за 350-метровой плотиной за 345 лет и заполнили бы озеро за самой высокой плотиной за 3000 лет. лет.[74] Каскады воды перетекали через плотину, а водопады текли вверх по реке. Большинство лавовых плотин просуществовали от 10 000 до 20 000 лет.[75] Однако другие предположили, что плотины из лавы были гораздо более эфемерными и катастрофически разрушились, прежде чем они были переполнены.[76] В этой модели плотины разрушатся из-за потока жидкости через трещины в плотинах и вокруг устоев плотин, через проницаемые речные отложения и аллювий.

С момента разрушения этих плотин река Колорадо высекла в скалах плато Колорадо максимум около 160 футов (49 м). [71]

Текущая геология и влияние человека

Исторический камнепад на северном краю.

Конец ледниковых периодов плейстоцена и начало Голоцен начал менять климат области с прохладного, влажного плювиального климата на более сухие, полузасушливые условия, аналогичные сегодняшним. С меньшим количеством воды для резки эрозионная способность Colorado значительно снизилась. Массовое истощение Таким образом, процессы стали становиться относительно более важными, чем были раньше. Возникли крутые скалы и дальнейшее расширение Гранд-Каньона и его системы каньонов притока. В среднем два селевые потоки в год достигают реки Колорадо из каньонов притока, чтобы сформировать или расширить пороги.[77] Этот тип массового истощения является основным способом транспортировки наносов меньшими и более крутыми склонами каньонов, но он также играет важную роль в раскопках более крупных каньонов.[77]

Почти белая плотина тянется к скале красного цвета с каждой стороны. Перед плотиной проходит арочный стальной мост.
Дамба Глен-Каньон значительно сократила количество наносов, переносимых рекой Колорадо через Гранд-Каньон.

В 1963 г. Плотина Глен-Каньон и другие плотины выше по течению начали регулировать сток реки Колорадо через Гранд-Каньон. До плотины, но все еще исторические потоки Колорадо через Гранд-Каньон варьировались от 700 до 100000 кубических футов (от 20 до 2832 м3).3) в секунду при по крайней мере одном наводнении в конце 19 века объемом 300 000 кубических футов (8 500 м3) в секунду.[67] Расход воды из плотины Глен-Каньон превышает 48 200 кубических футов (1360 м3) в секунду только в том случае, если есть опасность преодоления плотины или когда уровень Озеро Пауэлл в противном случае его нужно опустить.[78] Временная мера по сохранению с 1991 года удерживает максимальный сток на уровне 20 000 кубических футов (570 м3) в секунду, даже если электростанция плотины может обрабатывать 13200 кубических футов (370 м3) в секунду больше потока.[79]

Регулирование речного стока с помощью дамб уменьшило способность реки размывать горные породы за счет значительного уменьшения количества наносимых наносов.[79] Плотины на реке Колорадо также изменили характер речной воды. Река, которая когда-то была мутной и теплой, теперь прозрачная, а температура в ней в среднем составляет 8 ° C (46 ° F) круглый год.[79] Экспериментальные наводнения приближаются к 48 200 кубических футов (1360 м3) в секунду, упомянутые выше, были проведены в 1996 и 2004 годах для изучения воздействия на эрозию и осаждение наносов.[80]

Гранд-Каньон находится на южной оконечности Межгорный Запад сейсмический пояс.[81] Не менее 35 землетрясений силой более 3,0 баллов на Шкала Рихтера произошел в районе Гранд-Каньона в 20 веке.[82] Из них пять зарегистрировали землетрясение силой более 5,0 баллов по шкале Рихтера, а самым крупным было землетрясение силой 6,2 балла, которое произошло в январе 1906 года.[82] Крупные разломы с ориентировкой с севера на юг, которые пересекают каньон, - это (с запада на восток) Гранд-Уош, Ураган и Торовип.[83] Основные системы разломов с северо-восточным простиранием, которые пересекают каньон, включают Западный Кайбаб и Яркий Ангел, в то время как системы с северо-западным простиранием включают Грандвью-Фантом.[84] Большинство землетрясений в регионе происходит в узкой полосе северо-западного простирания между системами трещин Меса-Бьютт и Западный Кайбаб.[85] Эти события, вероятно, являются результатом перемещающегося на восток растяжения земной коры, которое в конечном итоге может пройти мимо области Гранд-Каньона.[85]

След времени и Геологический музей Явапая

Большой Каньон След времени - Сложенный Вишну сланец подвал рок.

В След времени это открытая выставка геологии и природная тропа на южном краю Национальный парк Гранд-Каньон. Каждый пройденный метр по тропе представляет один миллион лет геологической истории Гранд-Каньона. Бронзовые маркеры на тропе отмечают ваше местоположение во времени. Маршрут начинается в Геологическом музее Явапай 2 миллиарда лет назад и заканчивается в Туристическом центре Веркампа. По пути вы увидите образцы скал Каньона, которые вы встретите, идущие от реки до края, и дисплеи, объясняющие геологическую историю Каньона. Тропа открылась в конце 2010 года.[86]

В Геологический музей Явапая включают трехмерные модели, фотографии и экспонаты, которые позволяют посетителям парка увидеть и понять сложную геологическую историю этого района. Из здания музея, исторической наблюдательной станции Явапай (построенной в 1928 году), расположенной в 1,6 км к востоку от Market Plaza, открывается обширный вид на каньон. Книжный магазин предлагает разнообразные материалы об этом районе.[87]

Смотрите также

Примечания и временная шкала

Хронология (миллионы лет)
Геология района Гранд-Каньона # Кайнозойское региональное поднятие и эрозия каньонаГеология района Гранд-Каньона # Кайнозойское региональное поднятие и эрозия каньонаГеология района Гранд-Каньон # Hermit, Coconino, Toroweap и KaibabГеология района Гранд-Каньон # Группа СупайГеология района Гранд-Каньона # Темпл-Бьютт, Редволл и Каньон СюрпризГеология района Гранд-Каньона # Темпл-Бьютт, Редволл и Каньон СюрпризГеология района Гранд-Каньон # Tonto GroupГеология района Гранд-Каньон # Супергруппа Гранд-КаньонаГеология района Гранд-Каньон # Супергруппа Гранд-КаньонаГеология района Гранд-Каньон # Супергруппа Гранд-КаньонаГеология района Гранд-Каньона # Метаморфический и магматический фундаментГеология района Гранд-Каньона # Метаморфический и магматический фундаментГеология района Гранд-Каньона # Метаморфический и магматический фундаментГеология района Гранд-Каньона # Метаморфический и магматический фундамент
  1. ^ Геологическая формация - это горная порода, имеющая один или несколько отстойники, а член это второстепенная единица в построении. Группы представляют собой наборы формаций, которые существенно связаны между собой, и супергруппа представляет собой последовательность вертикально связанных групп и одиноких образований.
  2. ^ Исключением является небольшой эффект, который оказывают поднятия, вздутия и вздутия, созданные более ранними фазами орогенеза ларамидов. Например, образования, обнаженные на Южном гребне, на 800 футов (240 м) ниже, чем те же образования на Северном гребне, потому что Северное кольцо находится ближе к самой высокой части поднятия Кайбаб.Foos 1999, п. 1)
  3. ^ Увеличение количества осадков также позволило вечнозеленым лесам, в настоящее время ограниченным высотой 7000 футов (2100 м), уходить в каньон.Цена 1999 г., п. 42)
  4. ^ Район Гранд-Каньона полого спускается на юг, поэтому вода с Северного края стекает в каньон, а вода с Южного края имеет тенденцию стекать. Следовательно, каньоны притоков больше к северу от Гранд-Каньона и меньше к югу от него. Деревня Гранд-Каньон на Южном Кольце расположена в 2 милях (3,2 км) от реки Колорадо и на высоте 4460 футов (1360 м) над ней, в то время как Брайт-Энджел-Пойнт на Северном Кольце находится в 7,75 миль (12,47 км) от реки и находится в 5 940 метрах. футов (1810 м) над ним. (Хронический 2004, п. 98)

использованная литература

  1. ^ Харрис 1997, п. 18.
  2. ^ а б c Кивер 1999, п. 398
  3. ^ а б Хронический 2004, п. 100
  4. ^ Беус и Моралес 2003, п. 19
  5. ^ а б c d Цена 1999 г., п. 23
  6. ^ Беус и Моралес 2003, п. 24
  7. ^ Пучки 1998, п. 10
  8. ^ а б c Хронический 2004, п. 101
  9. ^ а б c d е ж г час Харрис 1997, п. 22
  10. ^ а б c d е ж г час я "Есть только один Гранд-Каньон" (PDF). Служба национальных парков. Получено 2009-09-13.
  11. ^ а б Цена 1999 г., п. 24
  12. ^ Харрис 1997, п. 19
  13. ^ Беус и Моралес 2003, п. 45
  14. ^ Беус и Моралес 2003, п. 47
  15. ^ Беус и Моралес 2003, п. 55
  16. ^ Беус и Моралес 2003, п. 56
  17. ^ Беус и Моралес 2003, п. 75
  18. ^ Беус и Моралес 2003, п. 61
  19. ^ Беус и Моралес 2003, п. 63
  20. ^ Беус и Моралес 2003, п. 65
  21. ^ Харрис 1997, п. 11
  22. ^ Кивер 1999, п. 399
  23. ^ а б Кивер 1999, п. 400
  24. ^ Цена 1999 г., п. 28
  25. ^ а б Кивер 1999, п. 401
  26. ^ Беус и Моралес 2003, стр. 93–94
  27. ^ Беус и Моралес 2003, п. 94
  28. ^ Цена 1999 г., п. 50
  29. ^ "Известняк Муав". Геология национальных парков, 3D и фотографические туры. USGS. 20 января 2015 г. Архивировано с оригинал 22 ноября 2015 г.. Получено 24 ноября, 2015.
  30. ^ а б Беус и Моралес 2003, п. 96
  31. ^ а б c d е ж г час я j k л Харрис 1997, п. 23
  32. ^ а б c d Кивер 1999, п. 402.
  33. ^ Цена 1999 г., п. 29
  34. ^ Цена 1999 г., п. 30
  35. ^ Беус и Моралес 2003, п. 116
  36. ^ а б c Цена 1999 г., п. 31 год
  37. ^ Беус и Моралес 2003, п. 124
  38. ^ а б c d Цена 1999 г., п. 32
  39. ^ Хронический 2004, п. 102
  40. ^ а б c d е ж Харрис 1997, п. 24
  41. ^ Беус и Моралес 2003, п. 138
  42. ^ Беус и Моралес 2003, п. 140
  43. ^ Беус и Моралес 2003, п. 143
  44. ^ Беус и Моралес 2003, п. 145
  45. ^ Беус и Моралес 2003, п. 147
  46. ^ Цена 1999 г., п. 33
  47. ^ Беус и Моралес 2003, п. 164
  48. ^ Беус и Моралес 2003, п. 103
  49. ^ Блейки, Рональд С. (1990). «Геологическая история пенсильванских и пермских пород, регион Моголлон Рим, центральная Аризона и окрестности». Бюллетень Геологического общества Америки. С. 1189–1217.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  50. ^ а б Хронический 2004, п. 103
  51. ^ Беус и Моралес 2003, стр. 181–184
  52. ^ Беус и Моралес 2003, п. 198
  53. ^ "Известняк Кайбаб". Департамент геологии и геофизики Университета Юты. 2010 г.. Получено 24 ноября, 2015.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  54. ^ а б c d Кивер 1999, п. 405
  55. ^ Харрис 1997, п. 25
  56. ^ Цена 1999 г., п. 36
  57. ^ а б Цена 1999 г., п. 39
  58. ^ Цена 1999 г., п. 47
  59. ^ а б c d е ж Хронический 2004, п. 104
  60. ^ Беус и Моралес 2003, п. 223
  61. ^ Цветы, Р. М .; Фарли, К. А. (2012). «Апатит 4Он/3Он и (U-Th) / He Доказательства древнего Гранд-Каньона ". Наука. 338 (6114): 1616–1619. Bibcode:2012Наука ... 338.1616F. Дои:10.1126 / science.1229390. PMID  23196906. Сложить резюме – 3 Новости (3 декабря 2012 г.).
  62. ^ а б Цена 1999 г., п. 58
  63. ^ а б Хронический 2004, п. 105
  64. ^ Харрис 1997, п. 27
  65. ^ Кивер 1999, п. 407
  66. ^ а б Кивер 1999, п. 395
  67. ^ а б Цена 1999 г., п. 54
  68. ^ Хронический 2004, п. 98
  69. ^ Цена 1999 г., п. 40
  70. ^ Беус и Моралес 2003, п. 313
  71. ^ а б Karlstrom, K. E .; Crow, R. S .; Peters, L .; McIntosh, W .; Raucci, J .; Crossey, L.J .; Umhoefer, P .; Данбар, Н. (2007). «40Ar / 39Ar и полевые исследования четвертичных базальтов в Гранд-Каньоне и модель для высечки Гранд-Каньона: количественная оценка взаимодействия речных врезок и нормальных разломов на западной окраине плато Колорадо». Бюллетень Геологического общества Америки. 119 (11–12): 1283–1312. Bibcode:2007GSAB..119.1283K. Дои:10.1130 / 0016-7606 (2007) 119 [1283: AAFSOQ] 2.0.CO; 2.
  72. ^ Беус и Моралес 2003, стр. 317–319
  73. ^ Цена 1999 г., п. 41 год
  74. ^ а б Беус и Моралес 2003, п. 321
  75. ^ Беус и Моралес 2003, п. 324
  76. ^ Fenton, Cassandra R .; Пореда, Роберт Дж .; Нэш, Барбара П .; Уэбб, Роберт Х .; Серлинг, Туре Э. (2004). «Геохимическая дискриминация пяти плейстоценовых отложений прорыва лавовой дамбы, Западный Гранд-Каньон, Аризона». Журнал геологии. 112 (1): 91–110. Bibcode:2004JG .... 112 ... 91F. Дои:10.1086/379694. OCLC  277253648. S2CID  53339467.
  77. ^ а б Цена 1999 г., п. 57
  78. ^ Торресан, Лаура Зинк. "Исследования Гранд-Каньона: плотина Глен-Каньон". Геологическая служба США. Архивировано из оригинал на 2009-09-21. Получено 2009-08-30.
  79. ^ а б c Торресан, Лаура Зинк. «Воздействие плотины Глен-Каньон на воду в реке Колорадо». Геологическая служба США. Архивировано из оригинал на 2009-05-12. Получено 2009-08-30.
  80. ^ Торресан, Лаура Зинк. «Контролируемое наводнение». Геологическая служба США. Архивировано из оригинал на 2013-04-11. Получено 2009-08-30.
  81. ^ Беус и Моралес 2003, п. 346
  82. ^ а б Беус и Моралес 2003, п. 348
  83. ^ Беус и Моралес 2003, п. 349
  84. ^ Беус и Моралес 2003, стр. 349–350
  85. ^ а б Беус и Моралес 2003, п. 351
  86. ^ След времени
  87. ^ Геологический музей Явапая по NPS

Список используемой литературы

внешние ссылки