La Formación Dox , también conocida como Arenisca Dox , es una formación rocosa del Mesoproterozoico que aflora en el este del Gran Cañón , en el condado de Coconino, Arizona . La Formación Dox comprende la mayor parte del Grupo Unkar , la subdivisión más antigua del Supergrupo del Gran Cañón . El Grupo Unkar tiene un espesor de entre 1600 y 2200 m (5200 y 7200 pies) y está compuesto, en orden ascendente, por la Formación Bass , la Esquisto Hakatai , la Cuarcita Shinumo , la Formación Dox y el Basalto Cárdenas . El Grupo Unkar está cubierto en orden ascendente por la Formación Nankoweap , de entre 113 y 150 m (371 y 492 pies) de espesor; el Grupo Chuar, de unos 1900 m (6200 pies) de espesor; y la Formación Sixtymile, de unos 60 m (200 pies) de espesor. Todo el Supergrupo del Gran Cañón se encuentra sobre granitos , gneises , pegmatitas y esquistos profundamente erosionados que componen las rocas del basamento de Vishnu . [2] [3] [4]
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La Formación Dox contiene gruesos umbrales basálticos y una serie de diques pequeños y oscuros . En el área de Desert View y al oeste de Palisades of the Desert, los umbrales basálticos forman acantilados muy prominentes de color gris oscuro. [2] [5]
La Formación Dox toma su nombre de la educadora fronteriza Virginia Dox , la primera mujer blanca en explorar el Gran Cañón, en cuyo honor se nombró al cerro Dox Castle . [6]
Los estratos de la Formación Dox, a excepción de algunos estratos de arenisca más resistentes , son relativamente susceptibles a la erosión y la meteorización. El miembro inferior de la Formación Dox está formado por arenisca limosa y arenisca, y algunos estratos arcillosos intercalados, que forman una topografía escalonada de pendiente de acantilado. La mayor parte de la Formación Dox forma típicamente una topografía de colinas redondeadas e inclinadas que ocupa una sección inusualmente amplia del cañón. [2]
En general, la Formación Dox y los estratos asociados de las rocas del Grupo Unkar se inclinan hacia el noreste (10°–30°) hacia fallas normales que se inclinan 60°+ hacia el suroeste. Esto se puede ver en la falla Palisades en la parte oriental del área principal de afloramiento del Grupo Unkar (debajo del Borde Este). En otros lugares, dentro del Gran Cañón central, estos estratos Unkar (Bass, Hakatai y Shinumo), se presentan en bloques o astillas pequeñas, rotadas y con fallas descendentes donde comúnmente solo están parcialmente expuestas. Dentro de esta parte del Gran Cañón, el Grupo Unkar está incompleto porque la erosión de la arenisca Tapeats anterior ha eliminado estratos por encima del nivel de la parte media de la Formación Dox. La parte faltante de la Formación Dox y el basalto Cardenas y el Grupo Chuar suprayacentes se conservan en un sinclinal prominente y un bloque de fallas que está expuesto en el este del Gran Cañón. [2]
Al oeste de 75-mile Creek en el centro del Gran Cañón, los estratos de la Formación Dox se presentan en bloques o astillas rotadas y con fallas descendentes, y comúnmente están expuestos solo parcialmente. En estos bloques con fallas descendentes, solo los dos miembros inferiores, los miembros Escalante Creek y Solomon Temple, se conservan ya que el resto de la Formación Dox y el Grupo Unkar ha sido eliminado por la erosión de la arenisca anterior a Tapeats. La única sección completa de la Formación Dox está expuesta en el este del Gran Cañón. En esa área, la formación Dox, que es la unidad más gruesa del Grupo Unkar , se ha subdividido en cuatro miembros. En orden ascendente, son los miembros Escalante Creek , Solomon Temple , Comanche Point y Ochoa Point . Los contactos entre los miembros de la Formación Dox son graduales y se basan principalmente en la expresión topográfica, el entorno de sedimentación sedimentaria y los cambios de color. [2] [5]
El miembro más bajo de la formación Dox es el Miembro Escalante Creek. Consiste en más de 244 m (801 pies) de arenisca de cuarzo silíceo de color marrón claro a marrón verdoso y arenisca lítica y arcósica calcárea superpuesta por 122 m (400 pies) de lutita y lutita de color marrón oscuro a verde . Las areniscas del miembro Escalante Creek exhiben estratificación cruzada tabular-planar de pequeña escala y estratificación graduada . Las capas de lutita graduada contienen interclastos en la base de este miembro de la Formación Dox. Dos intervalos de estratificación convoluta , que son la ocurrencia estratigráficamente más alta de estructuras de evulsión de fluidos en el Grupo Unkar, se encuentran a 30 m de la base del Miembro Escalante Creek. El color bronceado a marrón de este miembro contrasta marcadamente con el color rojo y marrón rojizo característico del resto de la Formación Dox. [2] [5]
Dentro de la Formación Dox, el Miembro Solomon Temple se superpone al Miembro Escalante Creek. El Miembro Solomon Temple consiste en secuencias cíclicas de lutita roja, limolita y arenisca de cuarzo. Los 213 m (699 pies) inferiores de este miembro consisten en lutita y lutita de color rojo a marrón que forman pendientes intercaladas con arenisca de cuarzo. Los 67 m (220 pies) superiores del miembro consisten principalmente en arenisca de cuarzo marrón que exhibe numerosas características de canal y contiene capas cruzadas festoneadas de ángulo bajo, tabulares y similares a canales. El Miembro Solomon Temple tiene aproximadamente 280 m (920 pies) de espesor en el este del Gran Cañón. [2] [5] Se llama así debido a las exposiciones a 2,4 kilómetros al noreste de Solomon Temple . [7]
Dentro de la Formación Dox, el Miembro Comanche Point se encuentra sobre el Miembro Solomon Temple. Dentro del Gran Cañón central, ha sido removido por la erosión de la arenisca anterior a Tapeats. Los estratos de este miembro consisten principalmente en arenisca arcillosa de grano fino intercalada, que forma pendientes, y argilita arenosa , y arcillosita subordinada . Los colores exhibidos por estos estratos son abigarrados, típicamente alternando entre púrpura y marrón rojizo. Cinco capas de color verde pálido a blanco, rojo lixiviado que tienen hasta 2 m (6,6 pies) de espesor le dan una apariencia abigarrada a este miembro. Los moldes de sal, las marcas de ondulación y las grietas de desecación son comunes en el Miembro Comanche Point. También contiene algunas capas delgadas de dolomita estromatolítica . Estas capas de dolomita estromatolítica se encuentran dentro o directamente adyacentes a las capas lixiviadas. En el este del Gran Cañón, el miembro Comanche Point ocupa más de la mitad del área del afloramiento Dox y se distingue de los miembros circundantes por su formación de pendientes y su carácter abigarrado de colores. [2] [5]
El miembro superior de la Formación Dox es el Miembro Ochoa Point. Dentro del Gran Cañón central, también ha sido removido por la erosión de la arenisca anterior a Tapeats. Consiste en lutita micácea que se gradúa hacia arriba en una arenisca limosa y cuarzosa predominantemente roja . Las estructuras sedimentarias encontradas en este miembro incluyen moldes de cristales de sal en la lutita y marcas de ondulación asimétricas y capas cruzadas a pequeña escala en las areniscas. El Miembro Ochoa Point tiene un espesor de 53 a 92 m (174 a 302 pies) y forma pendientes empinadas y acantilados debajo del basalto de Cárdenas. La Formación Dox que se encuentra directamente debajo del basalto de Cárdenas consiste en arenisca bien estratificada de color rojo ladrillo a bermellón, con estratificación paralela y separaciones de lutitas, formando pendientes suaves. También contiene un flujo de lava basáltica delgado y discontinuo . [2] [5] [8]
En varios niveles dentro de la Formación Dox, se han inyectado basaltos oscuros como umbrales . Forman acantilados grises oscuros muy prominentes en el área debajo de Desert View y al oeste de Palisades of the Desert. Además, una serie de pequeños diques de basalto oscuro también se han introducido en la Formación Dox. [2] [8]
El contacto inferior de la Formación Dox con la Cuarcita Shinumo subyacente parece ser gradual y está marcado por un cambio en la expresión topográfica y el color. Los 12 m basales (39 pies) de la Formación Dox que se encuentran directamente sobre la Cuarcita Shinumo consisten en esquisto predominantemente verde oscuro a negro, fisible, que forma pendientes y que contiene capas delgadas de arenisca. Este esquisto forma una muesca distintiva entre las cuarcitas resistentes que forman acantilados de la Cuarcita Shinumo subyacente y las areniscas arcósicas resistentes que forman acantilados de la Formación Dox que se encuentran sobre ellas. El cambio en la expresión topográfica, el color y el cambio de facies, de cuarzo-arenita a lutita y arcosa de grano fino, es gradual. [2] [9] El contacto entre la Formación Dox y la Cuarcita Shinumo en la Milla 74,7, donde la cuarcita forma una estrecha garganta en forma de V debajo de una plataforma tallada en la pizarra blanda de la Formación Dox, se puede ver desde la Milla 74. [10]
El contacto de la Formación Dox con el Basalto Cárdenas suprayacente es suave, plano, paralelo a la estratificación y localmente interdigitado. En algunos lugares, las areniscas de la Formación Dox tienen pequeños pliegues y convoluciones que son indicativos de una deformación de sedimentos blandos . Además, en algunos lugares, los 60 cm (2,0 pies) superiores de la Formación Dox están ligeramente cocidos. Un flujo de lava delgado ocurre dentro de la parte más superior de la Formación Dox. Por lo tanto, el contacto entre el Basalto Cárdenas y la Formación Dox es conformable e interdigitado. Esto indica que las arenas todavía se estaban depositando cuando estallaron las primeras lavas y que la deposición ocurrió durante la transición de la acumulación de la Formación Dox al Basalto Cárdenas. [2] [8] [11]
El Grupo Tonto suprayacente está separado de la Arenisca Dox y del resto del Grupo Unkar plegado y fallado por una discordancia angular prominente , que es parte de la Gran Discordancia . Típicamente, la superficie de esta discordancia es una superficie erosiva antigua notablemente plana, a menudo argumentada como una penillanura , que corta unidades como la Formación Bass, la Esquisto Hatakai y la Arenisca Dox. Las capas resistentes dentro del Grupo Unkar, como el Basalto Cardenas y la Cuarcita Shinumo, forman colinas antiguas, llamadas monadnocks , que se elevan hasta 240 m (790 pies) de altura sobre esta antigua llanura. Delgadas cortinas de Arenisca Tapeats del Grupo Tonto ahora cubren la mayoría de estos antiguos monadnocks. Sin embargo, algunos de estos monadnocks sobresalen hacia la Esquisto Bright Angel. Estos monadnocks sirvieron localmente como fuentes de sedimentos de grano grueso que se acumularon durante la transgresión marina para formar el Grupo Tonto. [2] [12]
En la milla 71,0, se pueden observar excelentes exposiciones de la discordancia angular en la parte superior de la Formación Dox y la base de la arenisca Tapeats, donde la arenisca Tapeats reposa sobre la superficie erosionada de la Formación Dox y un umbral de basalto. En estas exposiciones, los lechos rojos Dox y un umbral basáltico gris oscuro se inclinan de 8 a 10 grados hacia el este. Están cubiertos por la arenisca Tapeats casi horizontal. La superficie de esta discordancia angular es bastante irregular, ya que la erosión diferencial del umbral basáltico resistente formó monadnocks que han sido enterrados por la arenisca Tapeats. [10]
Los estromatolitos son los fósiles dominantes reportados en el Miembro Comanche Point de la Formación Dox. Estos estromatolitos, que por la erosión adquieren un color marrón a marrón verdoso, consisten en dolomita, con cantidades menores de limo y arcilla. Por lo general, toman la forma de hemisferoides unidos lateralmente y están asociados con grietas de desecación y estructuras en forma de ojo de pájaro. Además, hay algunos estratos delgados de dolomita que tienen laminaciones finas, posiblemente de algas, debajo del estrato marcador inferior en el Miembro Comanche Point. [2] [5] [13]
La Formación Dox es una secuencia compleja de depósitos dominados por lodo marino , costero , estuarino y fluvial que representan la deposición en el margen de progradación de la Cuenca Unkar. Los miembros Escalante Creek y Solomon Temple preservan el registro de sedimentación fluvial, estuarina y deltaica . El contacto entre la Cuarcita Shinumo subyacente y la formación Dox representa un cambio de la acumulación de sedimentos en entornos marinos y costeros cercanos a la costa , a la acumulación de sedimentos en llanuras aluviales terrestres y canales fluviales. El Miembro Escalante Creek consiste en sedimentos que se depositaron en canales fluviales poco profundos , que tenían hasta 150 pies (46 m) de ancho y 15 pies (4,6 m) de profundidad. Se pueden observar numerosos canales de arenisca apilados justo por encima del rápido Unkar (milla fluvial 73) y dentro de los drenajes laterales entre las millas fluviales 65 y 73. En la base del miembro Escalante Creek, los dos intervalos de estratificación contorneada, que comprenden las estructuras de evulsión de fluidos estratigráficamente más altas en el grupo Unkar, parecen representar el último de la serie de temblores de tierra que comenzaron durante la deposición de la cuarcita Shinumo. [2] [11]
Los estratos que contienen grandes canales de arenisca del Miembro Escalante Creek están cubiertos por estratos que contienen canales mucho más pequeños, como los de arroyos trenzados en un delta y los entornos de flujo laminar del Miembro Solomon Temple. En la milla 64 en Carbon Creek, esta parte de la Formación Dox consiste en canales de arenisca de grano fino apilados que están cortados por canales más jóvenes llenos de lodo. Estas estructuras de canales de “corte y relleno” se consideran indicativas de entornos estuarinos donde el nivel del mar ha bajado y luego ha subido. El contacto entre los miembros Solomon Temple y Comanche Point de la Formación Dox marca una transición de entornos fluviales y costeros a condiciones marinas. [2] [11]
La sedimentación del Miembro Comanche Point de la arenisca Dox marcó un retorno a condiciones de llanuras de marea y de llanuras marinas marginales . Los estratos violáceos y marrón rojizos intercalados de este miembro parecen reflejar una acumulación en condiciones marinas y subaéreas de aguas muy poco profundas . Los estratos de color violáceo se interpretan como depósitos de complejos de llanuras de marea que incluyen ambientes mixtos de llanuras y posiblemente de llanuras salinas. [2] [5] [11]
Se interpreta que el Miembro de Punta Ochoa se acumuló como resultado de la sedimentación continua de la planicie de marea. La parte inferior de este miembro parece haberse acumulado en la posición más alta de la planicie de lodo del entorno de la planicie de marea donde se produjo una desecación periódica. Se infiere que la parte superior de este miembro se acumuló en la parte más profunda, o más hacia el mar, del entorno de la planicie de marea. En el momento en que estas planicies de marea fueron cubiertas por la erupción inicial del Basalto de Cárdenas, la región oriental del Gran Cañón estaba al nivel del mar o muy cerca de él. Las características encontradas en la parte más baja del Basalto de Cárdenas indican que las lavas basálticas se derramaron sobre sedimentos Dox arenosos y limosos no consolidados en el momento en que estaban húmedos. Se desconoce si estos sedimentos estaban ligeramente por encima o por debajo del nivel del agua en el momento en que fueron enterrados por la lava. La alta proporción de vidrio alterado y la fracturación generalizada (hialoclastita) del Basalto de Cárdenas basal respaldan esta interpretación. El alto contenido de sodio del basalto de Cárdenas indica una esplitización debido a la reacción con agua hipersalina. La alteración hematítica del sedimento que resultó de la cocción por las lavas es mínima, alcanzando unos pocos centímetros o menos. [2] [5] [8] [13]
La datación indirecta de los granos de mica de la Formación Dox indica que se depositó en un lapso de tiempo relativamente corto, entre 1140 y 1104 Ma. Se recolectaron granos de mica individuales del Miembro Escalante Creek de la Formación Dox y se dataron mediante espectrometría de masas 40Ar/39Ar . Esta datación de los granos de mica arrojó una distribución de edades que van desde ca. 1260–1120 Ma, con un pico bien definido en 1140 Ma. Aunque se sospechaba que estas fechas registraban la edad en la que el mineral se enfrió a través de una ventana de temperatura crítica de ~300 °C, la datación de muestras adicionales de otros miembros y el examen petrográfico y de microsonda de la mica indicaron las edades de las rocas fuente de las que se erosionaron las micas, y respaldan la interpretación de que la Formación Dox es más joven que 1140 Ma. La datación adicional de los circones detríticos de la Formación Dox corroboró la datación de los granos de mica y mostró que gran parte del Grupo Unkar (excluyendo la Formación Bass) se depositó entre 1170 y 1100 Ma, y que la Formación Dox se depositó después de 1140 Ma. La edad del basalto Cárdenas suprayacente demuestra que la Formación Dox se acumuló antes de 1104 Ma. [9] [11]
