La Formación Surprise Canyon es una formación geológica que consiste en rocas sedimentarias clásticas y calcáreas que llenan paleovalles y paleokarst de la era Misisipiense Tardía ( Serpujoviense ) en el Gran Cañón . Estos estratos afloran como afloramientos aislados, en forma de lente, de rocas que llenan valles erosivos y topografías y cuevas kársticas locales desarrolladas en la parte superior de la caliza Redwall . La Formación Surprise Canyon y las discordancias asociadas representan un período significativo de tiempo geológico entre la deposición de la caliza Redwall y el Grupo Supai suprayacente . [1] [2] [3]
En 1969, ED McKee y RC Gutschick [4] informaron sobre la presencia de paleovalles rellenos de conglomerados y lodolitas en la superficie superior de la caliza Redwall. Proporcionan ejemplos y descripciones de estos depósitos y los consideran los estratos basales del Grupo Supai.
George Billingsley [5] del Servicio Geológico de los Estados Unidos reconoció por primera vez la Formación Surprise Canyon como una unidad estratigráfica separada , que no pertenecía ni al Grupo Supai ni a la Caliza Redwall, durante un mapeo geológico de reconocimiento del Gran Cañón occidental a mediados de la década de 1970. Las exposiciones de la Formación Surprise Canyon aparecieron como patrones inusuales de afloramientos de color marrón rojizo oscuro durante un vuelo de inspección sobre el Gran Cañón y en fotografías aéreas utilizadas para mapear la geología del cañón. La lejanía de estos afloramientos disuadió la verificación en el terreno de estas observaciones durante más de un año. [6]
Más tarde, en una monografía sobre el Grupo Supai, Billingsley y McKee [7] describieron por primera vez en detalle algunos de estos afloramientos en el extremo occidental del Gran Cañón. Se refirieron a los estratos de la Formación Surprise Canyon informalmente como depósitos de valles enterrados pre-Supai y los interpretaron como el relleno sedimentario de paleovalles. [3] [6]
Billingsley y Beus [2] denominaron formalmente a la Formación Surprise Canyon por un gran cañón tributario del norte en el oeste del Gran Cañón. La sección tipo de esta formación es la ladera orientada al este de una cresta angosta a unos 2,4 km (1,5 mi) al sureste del mirador Bat Tower en el oeste del Gran Cañón en la milla 265 [8] y a unos 20 km (12 mi) al noroeste de la desembocadura del Surprise Canyon en la milla 248. El paleovalle que contiene la sección tipo tiene 305 m (1001 ft) de ancho y 91 m (299 ft) de profundidad. [3]
En las regiones del Gran Cañón, la Formación Surprise Canyon se encuentra expuesta como parches aislados, con forma de lente, a lo largo de gran parte del Gran Cañón y en partes del Cañón Marble al este. Todos los afloramientos conocidos son lentes discontinuas de hasta varias decenas de metros de espesor y desde unas pocas decenas de metros hasta casi un kilómetro de ancho. En ninguna parte esta formación se presenta como una sola capa continua, como lo hacen todas las demás unidades de roca sedimentaria de la era Paleozoica en el Gran Cañón. Los afloramientos de la Formación Surprise Canyon se encuentran comúnmente en la parte superior de un acantilado importante formado por la resistente caliza Redwall. En muchos lugares, estos afloramientos están situados a lo largo de una plataforma estrecha a unos 460 m (1510 pies) sobre el río Colorado y casi 910 m (2990 pies) pies debajo del borde. Aunque no se ha reconocido en el subsuelo, la Formación Surprise Canyon puede presentarse como depósitos de tamaño reducido debajo de la meseta de Colorado adyacente al Gran Cañón. [2] [3] [9]
La mayoría de los estratos sedimentarios de la Formación Surprise Canyon llenan paleovalles que tienen entre 45 y 60 m (148 y 197 pies) de profundidad y hasta 1 km (0,62 mi) de ancho en la parte occidental del Gran Cañón. Hacia el este, estos paleovalles se vuelven menos profundos y más anchos en el centro y este del Gran Cañón. El espesor de la Formación Surprise Canyon en cualquier afloramiento corresponde a la profundidad del paleovalle en el que se encuentra. La sección más gruesa conocida de la Formación Surprise Canyon está expuesta en Quartermaster Canyon en el oeste del Gran Cañón, donde la formación tiene aproximadamente 122 m (400 pies) de espesor. En el centro del Gran Cañón, los afloramientos de la Formación Surprise Canyon tienen hasta 45 m (148 pies) de espesor, mientras que en la región oriental del Gran Cañón y Marble Canyon, dichos afloramientos tienen entre 18 y 20 m (59 a 66 pies) de espesor. [2] [3]
Los estratos que llenan los paleovalles, la topografía kárstica y las cuevas excavadas en la superficie superior de la caliza Redwall tienen la litología más variada de todas las formaciones paleozoicas expuestas en el Gran Cañón. En el oeste y centro del Gran Cañón, el Cañón Surprise consta de tres capas principales. En primer lugar, hay una unidad basal, formadora de pendientes y portadora de plantas, compuesta predominantemente de conglomerado y arenisca de origen fluvial . En segundo lugar, sobre ella hay una unidad de caliza media compuesta de lechos de caliza marina fosilífera que forman un acantilado prominente. Por último, hay una unidad de limolita superior que consta de lechos fosilíferos formadores de pendientes de caliza limosa o arenosa y limolita de origen marino. Hacia el este , dentro del este del Gran Cañón, estas tres unidades se fusionan lateralmente en una sola capa de arenisca y limolita conglomerada formadora de pendientes de color marrón rojizo que carece de caliza. [2] [3]
La unidad basal de conglomerado y arenisca consiste principalmente en guijarros a cantos rodados teñidos de hierro y conglomerado de cantos rodados localmente . La fracción gruesa del conglomerado consiste predominantemente en sílex y grava de caliza menor derivada de la caliza Redwall subyacente. Parte de esta grava contiene fósiles típicos de caliza Redwall. En la mayoría de las secciones, el conglomerado asciende gradualmente hacia capas de arenisca o limolita de cuarzo de color amarillo a marrón rojizo oscuro o púrpura , o, en algunas secciones, esquisto oscuro rico en materia orgánica . Los lechos de arenisca suelen tener estratificación plana, pero algunos exhiben estratificación cruzada de canal o laminación ondulada . [2] [3] En el área suroeste del Gran Cañón, las lutitas carbonáceas oscuras contienen capas de carbón locales de 1 m (3,3 pies) de espesor. [9] En el este del Gran Cañón, la Formación Surprise Canyon consiste completamente en capas de lutita de color marrón rojizo a púrpura que contienen lentes de conglomerado de guijarros de sílex subordinadas. [3]
Sobre la unidad basal de conglomerado y arenisca en el oeste y centro del Gran Cañón se encuentra una unidad de caliza media, predominantemente de caliza fosilífera de grano grueso, que generalmente está compuesta por conchas enteras o fragmentadas. La unidad de caliza media también contiene capas de arenisca de cuarzo de hasta 4 cm (1,6 pulgadas) de espesor que se alternan con capas de caliza fosilífera de hasta 10 cm (3,9 pulgadas) de espesor. La base de esta unidad comúnmente trunca capas de arenisca o limosita de la unidad basal de conglomerado y arenisca subyacente. La unidad de caliza media generalmente forma acantilados o cornisas resistentes y se desgasta de un color marrón amarillento, oxidado o gris púrpura. Las capas de caliza y arenisca comúnmente exhiben estratos transversales de canal a pequeña escala que muestran direcciones de corriente bimodales. [2] [3]
En la parte occidental y central del Gran Cañón, los lechos de una limolita calcárea o arenisca de color marrón rojizo oscuro a púrpura, laminada con ondulaciones o con lechos planos de la unidad de limolita superior, suelen recubrir la unidad de caliza media. Estos lechos forman pendientes débiles o cornisas que retroceden y comúnmente presentan ondulaciones linguoides . Los lechos de caliza algal u ostracodal que forman cornisas resistentes se encuentran comúnmente dentro de esta unidad en la parte occidental del Gran Cañón. En al menos tres localidades, se encuentran estromatolitos de algas casi esféricos ( oncolitos ) cerca de la parte superior de la unidad. [2] [3]
El contacto entre la Formación Surprise Canyon y la Formación Watahomigi suprayacente del Grupo Supai es una discordancia regional que representa un período de erosión y falta de acumulación de sedimentos durante el período Misisipiense Tardío. Este contacto suele estar oculto por escombros de piedra caliza de arriba o por coluvión meteorizado . Donde este contacto está expuesto, la superficie erosionada de la Formación Surprise Canyon está cubierta por (1) un conglomerado de guijarros de piedra caliza delgado, extendido, pero localmente discontinuo, que contiene guijarros de sílex; o (2) limolitas y lutitas calcáreas de color rojo violáceo que se van graduando hacia arriba en capas de piedra caliza gris resistente que contienen nódulos de sílex de color rojo pálido a naranja . En algunos afloramientos, el contacto es una discordancia de ángulo bajo. [2] [3] [9]
El contacto basal de la formación Surprise Canyon consiste en paleovalles suavemente en forma de U o de V, erosionados o paleokarst, y cavernas corroídas en la parte superior de la caliza Redwall. A lo largo del eje del paleovalle principal, las capas basales del relleno del valle están depositadas en todas partes en el miembro Mooney Falls de la caliza Redwall, ya que los paleovalles han atravesado por completo el miembro Horseshoe Mesa y han penetrado en el miembro Mooney Falls. Los estratos superiores de la formación Surprise Canyon descansan en el miembro Horseshoe Mesa de Redwall y están distribuidos de manera más amplia. En los afloramientos, se extienden hasta 0,5 km (0,31 mi) a cada lado del eje del valle principal. En otros afloramientos, el contacto inferior consiste en pozos irregulares y de menor escala (antiguos sumideros ) y antiguas cavernas llenas de lutita de color marrón rojizo. [2] [3]
En términos de contenido fósil, la Formación Surprise Canyon es una de las unidades estratigráficas más ricas y diversas del Paleozoico expuestas en el Gran Cañón. [3]
La unidad de conglomerado basal y arenisca de la Formación Surprise Canyon ha producido una cantidad modesta de diferentes plantas fósiles. Estos fósiles se han encontrado principalmente en sus lechos de arenisca, limolita o pizarra en el oeste del Gran Cañón. Incluyen 22 especies de palinomorfos ( esporas ), varios tipos de estructuras de algas y 12 especies de megafósiles de plantas. Los megafósiles de plantas incluyen tres especies de Lepidodendron , Calamites y helechos con semillas . Por ejemplo, entre Burnt Springs Canyon (milla 259.5) [8] en el oeste del Gran Cañón y Cove Canyon en el centro del Gran Cañón, se han encontrado impresiones de troncos de Lepidodendron en los lechos de arenisca de esta unidad basal. [3] Además de los fósiles de plantas, se han recuperado elementos dentales y dérmicos aislados de tiburones antiguos de la unidad de conglomerado basal y arenisca. [1] Finalmente, los estratos de arenisca de la unidad basal también contienen fósiles traza en forma de madrigueras verticales simples y especies raras de Conostichus sp. Estos fósiles traza han sido asignados a la icnofacies de Skolithos . [10]
La unidad de caliza media de la Formación Surprise Canyon contiene una fauna abundante y diversa de invertebrados marinos . Sus calizas de grano grueso han producido más de 60 especies de invertebrados marinos. Incluyen foraminíferos , conodontos , corales , briozoos , braquiópodos , equinodermos , moluscos , trilobites y ostrácodos . Los braquiópodos son las formas más abundantes preservadas y se asocian comúnmente con briozoos, corales y equinodermos. [3] Los microfósiles son moderadamente abundantes en la unidad de caliza media y algunos también se encuentran en los lechos de caliza de la unidad de limolita superior de la Formación Surprise Canyon. Estos microfósiles incluyen siete especies de foraminíferos. Se han encontrado diez especies de conodontos tanto en la caliza media como en las unidades de limolita superior de la Formación Surprise Canyon. [1] [3] Además, la unidad de piedra caliza media dentro del Gran Cañón occidental ha producido una fauna de vertebrados notablemente diversa que consta de un total de treinta y un taxones identificados a partir de dientes y elementos dérmicos. [1] Finalmente, se han reportado fósiles traza típicos de la icnofacies marina poco profunda de Cruziana en los lechos de piedra caliza de la unidad de piedra caliza media. [10]
La edad del Cañón Surprise se establece como Serpujoviense (Misisipiense tardío). Las determinaciones iniciales de las relaciones de edad de la caliza Redwall subyacente, la Formación Cañón Surprise y las subdivisiones del Grupo Supai suprayacente se basaron en foraminíferos calcáreos y corales. Más tarde, los estudios de los braquípodos de la Formación Watahomigi redujeron aún más el posible rango de edad de la Formación Cañón Surprise. Finalmente, los estudios de conodontes determinaron que la Formación Cañón Surprise es Serpujoviense (Misisipiense tardío) y que el límite entre el Misisipiano y el Pennsylvania se encuentra en la parte inferior de la Formación Watahomigi, 17 m (56 pies) por encima del contacto de la Formación Cañón Surprise y la Formación Watahomigi. Esta conclusión está respaldada por las interpretaciones actuales de los datos de invertebrados fósiles, palinomorfos y foraminíferos. No se han encontrado estratos que contengan fósiles de la biozona del conodonte Rhachistognathus muricatus ni en la Formación Surprise Canyon ni en la Formación Watahomigi suprayacente. Esto indica que la discordancia entre la Formación Surprise Canyon y la Formación Watahomigi suprayacente parece representar el intervalo de tiempo de esta biozona faltante y los estratos asociados. [1] [3]
La Formación Surprise Canyon se interpreta como la representación de la acumulación de sedimentos fluviales y estuarinos en paleovalles y de regolito en cavernas y sumideros erosionados en la superficie expuesta de la Caliza Redwall durante el Misisipiense Tardío. A medida que el nivel relativo del mar descendió, el retroceso hacia el oeste del mar, una regresión marina , expuso subaéreamente el fondo marino en el que se había acumulado la Caliza Redwall. Esto dejó el antiguo fondo marino y la superficie superior de la Caliza Redwall expuestos subaéreamente como una llanura de sumideros tropicales drenada por ríos de bajo gradiente con tendencia al oeste. Los canales de estos ríos y sus afluentes erosionaron importantes valles de drenaje que cortaron la llanura de sumideros hasta una profundidad de 122 m (400 pies), 2/3 del espesor de la Caliza Redwall. La caída correspondiente en el nivel freático permitió que la profundidad de la karstificación excediera la de los paleovalles cercanos. Se interpreta que la unidad de conglomerado basal y arenisca en el oeste y centro del Gran Cañón representa sedimentos depositados por estos ríos durante este tiempo. Cuando el nivel relativo del mar subió de nuevo y se dirigió hacia el este, los paleovalles se inundaron gradualmente a medida que los ríos y sus llanuras de inundación se sumergieron para crear estuarios. En estos estuarios, los depósitos estuarinos y marinos se acumularon para formar las unidades marinas de caliza media y limosita superior. El nivel relativo del mar subió lo suficiente como para ahogar y depositar sedimentos calcáreos de la Formación Surprise Canyon dentro de los paleovalles y lutitas dentro del paleokarst dentro de la región del Gran Cañón. Sin embargo, el aumento relativo del nivel del mar se detuvo antes de que la superficie de caliza Redwall fuera y por encima de los paleovalles fuera cubierta. La discordancia entre la Formación Surprise Canyon y la Formación Watahomigi suprayacente sugiere la ocurrencia de un período de caída relativa del nivel del mar regional y erosión y no deposición asociadas antes de la deposición de la Formación Watahomigi. [3] [11] [12]
