La geología del área del Gran Cañón incluye una de las secuencias de rocas más completas y estudiadas de la Tierra. Las casi 40 capas principales de rocas sedimentarias expuestas en el Gran Cañón y en el área del Parque Nacional del Gran Cañón tienen edades comprendidas entre 200 millones y casi 2 mil millones de años. La mayoría se depositó en mares cálidos y poco profundos y cerca de costas antiguas y desaparecidas en el oeste de América del Norte . Están representados sedimentos tanto marinos como terrestres , incluidas dunas de arena litificadas de un desierto extinto. Hay al menos 14 discordancias conocidas en el registro geológico encontrado en el Gran Cañón.
El levantamiento de la región comenzó hace unos 75 millones de años durante la orogenia Laramide ; un evento de formación de montañas que es en gran medida responsable de la creación de las Montañas Rocosas al este. En total, la meseta del Colorado se elevó aproximadamente 3,2 km (2 millas). La provincia adyacente de Cuenca y Cordillera al oeste comenzó a formarse hace unos 18 millones de años como resultado del estiramiento de la corteza terrestre . Un sistema de drenaje que fluía a través de lo que hoy es el Gran Cañón oriental desembocaba en la ahora provincia más baja de Basin and Range. La apertura del Golfo de California hace unos 6 millones de años permitió que un gran río se dirigiera hacia el noreste desde el golfo. El nuevo río capturó el drenaje más antiguo para formar el ancestral río Colorado , que a su vez comenzó a formar el Gran Cañón.
Los climas más húmedos provocados por las edades de hielo que comenzaron hace 2 millones de años aumentaron considerablemente las excavaciones del Gran Cañón, que era casi tan profundo como lo es ahora, hace 1,2 millones de años. La actividad volcánica depositó lava sobre la zona hace entre 1,8 millones y 500.000 años. Al menos 13 presas de lava bloquearon el río Colorado, formando lagos de hasta 610 m (2000 pies) de profundidad. El final de la última edad de hielo y la posterior actividad humana han reducido en gran medida la capacidad del río Colorado para excavar el cañón. Las represas en particular han alterado los patrones de transporte y deposición de sedimentos . Se han realizado inundaciones controladas desde la presa Glen Canyon río arriba para ver si tienen un efecto restaurador. Los terremotos y los fenómenos erosivos devastadores todavía afectan a la región.
Hace aproximadamente 2.500 y 1.800 millones de años , en la época precámbrica , se depositaron arena , lodo , limo y cenizas en una cuenca marina adyacente a un cinturón orogénico . [1] Desde hace 1.800 a 1.600 millones de años, al menos dos arcos de islas colisionaron con el continente proto-Norteamericano . [2] Este proceso de tectónica de placas comprimió e injertó los sedimentos marinos de la cuenca en el continente y los elevó fuera del mar. Más tarde, estas rocas fueron enterradas a 19 kilómetros (12 millas) bajo la superficie y cocidas a presión hasta convertirlas en roca metamórfica . [3] La suite metamórfica resultante de Granite Gorge , que forma parte de las rocas del sótano de Vishnu , está formada por el esquisto metasedimentario de Vishnu y los esquistos metavolcánicos de Brahma y Rama que se formaron hace entre 1,750 y 1,730 millones de años. [4] Esta es la roca resistente ahora expuesta en el fondo del cañón en Inner Gorge.
Cuando las islas volcánicas chocaron con el continente hace unos 1.700 millones de años, gotas de magma surgieron de la zona de subducción e invadieron la Suite Metamórfica de Granite Gorge. [5] Estos plutones se enfriaron lentamente para formar el Granito Zoroastro; parte del cual luego sería metamorfoseado en gneis . Esta unidad de roca se puede ver como bandas de colores claros en el esquisto de Vishnu tachonado de granate más oscuro (ver 1b en la figura 1 ). La intrusión del granito se produjo en tres fases: dos durante el período inicial del metamorfismo de Vishnu y una tercera hace unos 1.400 millones de años. [6] La tercera fase estuvo acompañada de fallas a gran escala , particularmente a lo largo de fallas norte-sur, que llevaron a una ruptura parcial del continente. [3] La colisión expandió el continente desde la frontera entre Wyoming y Colorado hasta México y casi duplicó el espesor de la corteza en la región del Gran Cañón. [5] Parte de este engrosamiento creó las ancestrales Montañas Mazatzal de 5 a 6 millas (8 a 10 km) . [7]
La erosión posterior que duró 300 millones de años despojó a gran parte de los sedimentos expuestos y de las montañas. [8] Esto redujo las montañas muy altas a pequeñas colinas de unas pocas decenas a cientos de pies (decenas de metros) de altura. [2] El geólogo John Wesley Powell llamó a esta importante brecha en el registro geológico, que también se observa en otras partes del mundo, la Gran Discordancia . [8] Es posible que se hayan agregado otros sedimentos pero, si alguna vez existieron, fueron eliminados por completo por la erosión. Los geólogos denominan discordancias a estos vacíos en el registro geológico . La Gran Discordancia es uno de los mejores ejemplos de una no conformidad expuesta , que es un tipo de discordancia que tiene unidades de roca estratificadas sobre rocas ígneas o metamórficas . [9]
A finales del Precámbrico, la extensión de una gran placa tectónica o de placas más pequeñas que se alejaban de Laurentia adelgazaron su corteza continental , formando grandes cuencas de rift que finalmente no lograrían dividir el continente. [5] Finalmente, esta región hundida de Laurentia se inundó con una vía marítima poco profunda que se extendía desde al menos el actual Lago Superior hasta el Parque Nacional Glacier en Montana , hasta el Gran Cañón y las Montañas Uinta . [2] El supergrupo de unidades sedimentarias resultante del Gran Cañón está compuesto por nueve formaciones geológicas variadas que se formaron en este mar entre hace 1.200 millones y 740 millones de años. [10] Se pueden ver buenas exposiciones del supergrupo en el este del Gran Cañón en Inner Gorge y desde Desert View, Lipan Point y Moran Point. [11] [nota 1]
La sección más antigua del supergrupo es el Grupo Unkar . Se acumuló en una variedad de ambientes fluviales, deltaicos, de marea, marinos cercanos a la costa y marinos de alta mar. La primera formación que se formó en el Grupo Unkar fue la Formación Bass . Las gravas fluviales se acumularon inicialmente en los valles fluviales poco profundos. Más tarde se litificaron en un conglomerado basal que se conoce como Miembro Hotauta de la Formación Bass. [12] La Formación Bass se depositó en un mar poco profundo cerca de la costa como una mezcla de piedra caliza , arenisca y esquisto . Posteriormente, la diagénesis alteró la mayor parte de la piedra caliza en dolomita . Tiene de 120 a 340 pies (37 a 100 m) de espesor y de color grisáceo. [9] Con una edad promedio de 1250 millones de años, esta es la capa más antigua expuesta en el Gran Cañón que contiene fósiles: estromatolitos . [11] Hakatai Shale está formado por delgados lechos de lutitas , areniscas y lutitas de origen marino marginal que, en conjunto, tienen un espesor de 445 a 985 pies (136 a 300 m). [13] Esta formación indica una regresión (retroceso) de corta duración de la costa en el área que dejó marismas. [9] Hoy en día es de color rojo anaranjado muy brillante y le da nombre al Cañón Rojo. La cuarcita Shinumo es una cuarcita sedimentaria marina resistente que fue erosionada para formar monadnocks que luego se convirtieron en islas en la época del Cámbrico . Esas islas resistieron la acción de las olas el tiempo suficiente para volver a quedar enterradas por otros sedimentos en el período Cámbrico. [9] La Formación Dox tiene más de 3000 pies (910 m) de espesor y está hecha de arenisca con algunos lechos de esquisto intercalados y lutitas que se depositaron en ambientes fluviales y de mareas. [14] Las marcas de ondas y otras características indican que estaba cerca de la costa. Se pueden ver afloramientos de esta formación de color rojo a naranja en las partes orientales del cañón. En esta capa se encuentran fósiles de estromatolitos y algas. Con 1070 ± 70 millones de años, el Basalto de Cárdenas es la formación más joven del Grupo Unkar. [15] [16] Está formado por capas de rocas basálticas de color marrón oscuro que fluyeron como lava de hasta 1000 pies (300 m) de espesor. [9]
La Formación Nankoweap tiene alrededor de 1050 millones de años y no forma parte de un grupo. [17] Esta unidad de roca está hecha de arenisca de grano grueso y fue depositada en un mar poco profundo sobre la superficie erosionada del Basalto de Cárdenas. [9] El Nankoweap sólo está expuesto en la parte oriental del cañón. Al Nankoweap le sigue un vacío en el registro geológico, una discordancia.
Todas las formaciones del Grupo Chuar se depositaron en ambientes costeros y marinos poco profundos hace entre 1000 y 700 millones de años. [18] La Formación Galeros es una formación principalmente verdosa compuesta de arenisca, caliza y lutita intercaladas. En los Galeros se encuentran estromatolitos fosilizados. [19] La Formación Kwagunt consiste en lutita negra y lutita de color rojo a púrpura con algo de piedra caliza. [20] También se encuentran bolsas aisladas de arenisca rojiza alrededor de Carbon Butte. En esta capa se encuentran los estromatolitos.
Hace unos 800 millones de años, el supergrupo se inclinó 15° y el bloque falló en la orogenia del Gran Cañón. [21] [22] Algunas de las unidades de bloque se movieron hacia abajo y otras hacia arriba mientras que el movimiento de la falla creó cadenas montañosas de bloques de falla con tendencia norte-sur . [9] Se produjeron alrededor de 100 millones de años de erosión que arrasó con la mayor parte del Grupo Chuar junto con parte del Grupo Unkar (exponiendo la Cuarcita Shinumo como se explicó anteriormente). Las cadenas montañosas se redujeron a colinas y, en algunos lugares, los 3.700 m (12.000 pies) del supergrupo se eliminaron por completo, exponiendo las rocas del basamento que se encontraban debajo. [5] Todas las rocas que se depositaron sobre el supergrupo del Gran Cañón en el Precámbrico fueron eliminadas por completo. Esto creó una discordancia importante que representa 460 millones de años de historia geológica perdida en el área. [23]
Durante la era Paleozoica , la parte occidental de lo que sería América del Norte estaba cerca del ecuador y en un margen pasivo . [15] La explosión de vida del Cámbrico tuvo lugar hace unos 15 millones de años en esta parte del mundo. [24] El clima era cálido y los invertebrados, como los trilobites , eran abundantes. [25] Un océano comenzó a regresar al área del Gran Cañón desde el oeste hace unos 550 millones de años. [26] A medida que su costa se movía hacia el este, los perfiles de los ríos se elevaron y los sedimentos fluviales se acumularon dentro de las cuencas tectónicas y las llanuras costeras al principio como la Formación Sixtymile , una arenisca de color tostado con algunas pequeñas capas de esquisto. Posteriormente, el aumento del nivel del mar provocó la acumulación local de sedimentos en paleovalles como base de la arenisca Tapeat. A medida que subió el nivel del mar, el océano inundó la llanura costera provocando la deposición simultánea de Tapeats Sandstone , Bright Angel Shale , Muav Limestone y Frenchman Mountain Dolostone . Finalmente, la montaña francesa Dolostone se acumuló en mares poco profundos. [26] [27]
La arenisca de Tapeats tiene una edad promedio de 525 millones de años y está hecha de arena y conglomerado de grano medio a grueso que se depositó en una costa antigua (ver 3a en la figura 1 ). [10] Las marcas de ondulaciones son comunes en los miembros superiores de esta capa delgada de color marrón oscuro. En Tapeats también se han encontrado fósiles y rastros de huellas de trilobites y braquiópodos . Hoy en día es un acantilado de 30 a 100 m (100 a 325 pies) de espesor. [28] Bright Angel Shale tiene una edad promedio de 515 millones de años y está hecha de lutita derivada de lutita que está intercalada con pequeñas secciones de arenisca y piedra caliza arcillosa con algunos lechos delgados de dolomita . [10] Fue depositado principalmente como lodo cerca de la costa y contiene fósiles de braquiópodos, trilobites y gusanos (ver 3b en la figura 1). El color de esta formación es principalmente de varios tonos de verde con algunas partes de color marrón claro a gris. Forma pendientes y tiene un espesor de 270 a 450 pies (82 a 137 m). [29] La glauconita es responsable de la coloración verde del Ángel Brillante. [30] La piedra caliza Muav tiene una edad promedio de 505 millones de años y está hecha de piedra caliza gris de capa delgada que se depositó más lejos de la costa a partir de precipitados de carbonato de calcio (ver 3c en la figura 1). [10] La parte occidental del cañón tiene una secuencia de Muav mucho más espesa que la parte oriental. [31] El Muav forma un acantilado, de 136 a 827 pies (41 a 252 m) de espesor. [32]
Estas tres formaciones se formaron durante un período de 30 millones de años desde el Cámbrico temprano al medio. [33] Los trilobites, seguidos de los braquiópodos, son los fósiles más comúnmente reportados en este grupo, pero los fósiles bien conservados son relativamente raros. [32] Sabemos que la costa estaba transgrediendo (avanzando hacia la tierra) porque se depositó material de menor calidad sobre sedimentos de grano más grueso. [33] Hoy en día, el Grupo Tonto constituye la Plataforma Tonto vista arriba y siguiendo el río Colorado; Tapeats Sandstone y Muav Limestone forman los acantilados de la plataforma y Bright Angel Shale forma sus laderas. [33] A diferencia de las unidades Proterozoicas debajo de él, los lechos del Grupo Tonto se encuentran básicamente en su posición horizontal original. Bright Angel Shale en el grupo forma un aquiclude (barrera contra el agua subterránea que se filtra hacia abajo) y, por lo tanto, recolecta y dirige el agua a través de la piedra caliza Muav suprayacente para alimentar los manantiales en Inner Gorge.
Los dos siguientes períodos de la historia geológica , el Ordovícico y el Silúrico , faltan en la secuencia del Gran Cañón. [25] Los geólogos no saben si los sedimentos se depositaron en estos períodos y luego fueron eliminados por la erosión o si nunca se depositaron en primer lugar. [33] De cualquier manera, esta ruptura en la historia geológica del área abarca aproximadamente 65 millones de años. Se formó un tipo de discordancia llamada disconformidad . [34] Las discordancias muestran características erosivas como valles, colinas y acantilados que luego son cubiertos por sedimentos más jóvenes.
Los geólogos saben que durante esta época se excavaron canales profundos en la parte superior de la piedra caliza de Muav. [33] [34] Los arroyos fueron la causa probable, pero la socavación marina puede ser la culpable. De cualquier manera, estas depresiones se llenaron de piedra caliza de agua dulce hace unos 385 millones de años en el Devónico medio en una formación que los geólogos llaman Formación Temple Butte (ver 4a en la figura 1). [10] Marble Canyon en la parte este del parque muestra bien estos canales llenos de color violáceo. [33] La Formación Temple Butte forma un acantilado en la parte occidental del parque, donde hay dolomita de color gris a crema. En esta formación se encuentran fósiles de animales con columna vertebral ; placas óseas de peces de agua dulce en la parte oriental y numerosos fósiles de peces marinos en la parte occidental. La formación Temple Butte tiene un espesor de 100 a 450 pies (30 a 137 m); más delgada cerca de Grand Canyon Village y más espesa en el oeste del Gran Cañón. [35] Una discordancia que representa entre 40 y 50 millones de años de historia geológica perdida marca la cima de esta formación. [36]
La siguiente formación en la columna geológica del Gran Cañón es la piedra caliza Redwall , que forma acantilados y tiene un espesor de 400 a 800 pies (120 a 240 m) (ver 4b en la figura 1). [37] Redwall está compuesto de piedra caliza de estrato grueso, de color marrón oscuro a gris azulado y dolomita con nódulos de pedernal blanco mezclados. [33] Fue depositado en un mar tropical poco profundo en retirada cerca del ecuador durante 40 millones de años del comienzo del siglo XIX. Misisipio medio . [38] En Redwall se han encontrado muchos crinoideos , braquiópodos , briozoos , corales cuernos , nautiloideos y esponjas fosilizados, junto con otros organismos marinos como trilobites grandes y complejos. [33] A finales de la época del Mississippi, la región del Gran Cañón se fue elevando lentamente y el Redwall fue parcialmente erosionado. El resultado fue una topografía kárstica formada por cuevas, sumideros y canales de ríos subterráneos, que luego se rellenaron con más piedra caliza. [8] La superficie expuesta de Redwall obtiene su color característico del agua de lluvia que gotea de los lechos rojos ricos en hierro de las lutitas Supai y Hermit que se encuentran arriba. [33]
La Formación Surprise Canyon es una capa sedimentaria de lutita de color rojo violáceo que se depositó en lechos discontinuos de arena y cal sobre Redwall (ver 4c en la figura 1). Fue creado a finales del Mississippi y posiblemente en los primeros tiempos de Pensilvania , cuando la tierra se hundió y los estuarios de las mareas llenaron los valles de los ríos con sedimentos. [33] Esta formación sólo existe en lentes aisladas que tienen de 50 a 400 pies (15 a 122 m) de espesor. [39] El Cañón Surprise fue desconocido para la ciencia hasta 1973 y sólo se puede llegar a él en helicóptero . [38] En esta formación se encuentran troncos fósiles, otro material vegetal y conchas marinas. [33] Una discordancia marca la cima de la Formación Surprise Canyon y en la mayoría de los lugares esta discordancia ha eliminado por completo el Cañón Surprise y ha expuesto el Redwall subyacente.
Una discordancia de 15 a 20 millones de años separa al Grupo Supai de la Formación Redwall previamente depositada. [38] El Grupo Supai se depositó a finales del Misisipi, a través del Pensilvania y hasta el Pérmico temprano , hace unos 320 millones a 270 millones de años. [40] Tanto los depósitos marinos como los no marinos de lodo, limo, arena y sedimentos calcáreos se depositaron en una amplia llanura costera similar a la actual costa del Golfo de Texas . [40] Alrededor de esta época, las Montañas Rocosas Ancestrales se levantaron en Colorado y Nuevo México y los arroyos trajeron sedimentos erosionados desde ellas al área del Gran Cañón. [41]
Las formaciones del Grupo Supai en la parte occidental del cañón contienen piedra caliza, indicativa de un mar cálido y poco profundo, mientras que la parte oriental probablemente era el delta de un río fangoso. Esta formación consta de limolitas rojas y lutitas cubiertas por lechos de arenisca de color tostado que en conjunto alcanzan un espesor de 600 a 700 pies (alrededor de 200 m). [33] El esquisto en las formaciones del Pérmico temprano en este grupo se oxidó a un color rojo brillante. En la parte oriental se encuentran fósiles de huellas de anfibios, reptiles y abundante material vegetal y en la parte occidental se encuentra un número cada vez mayor de fósiles marinos. [42]
Las formaciones del Grupo Supai son de las más antiguas a las más jóvenes (hay una discordancia en la parte superior de cada una): Watahomigi (ver 5a en la figura 1) es una piedra caliza gris que forma pendientes con algunas bandas de pedernal rojo, arenisca y limolita púrpura que se De 100 a 300 pies (30 a 90 m) de espesor. [43] Manakacha (ver 5b en la figura 1) es una arenisca roja pálida y lutita roja que forma acantilados y pendientes y que tiene un espesor promedio de 300 pies (90 m) en el Gran Cañón. [44] Wescogame (ver 5c en la figura 1) es una arenisca y limolita de color rojo pálido que forma cornisas y pendientes y tiene un espesor de 100 a 200 pies (30 a 60 m). [45] Esplanade (ver 5d en la figura 1) es una arenisca y limolita de color rojo pálido que forma cornisas y acantilados y que tiene un espesor de 200 a 800 pies (60 a 200 m). [46] Una inconformidad marca la cima del Grupo Supai.
Al igual que el Grupo Supai debajo de él, la Formación Ermitaño de edad Pérmica probablemente se depositó en una amplia llanura costera (ver 6a en la figura 1). [40] El óxido de hierro , el lodo y el limo en capas delgadas alternas se depositaron a través de corrientes de agua dulce en un ambiente semiárido hace unos 280 millones de años. [10] En esta formación se encuentran fósiles de insectos alados, plantas con conos y helechos , así como huellas de animales vertebrados. [34] Es una pendiente suave, de color rojo intenso, de lutita y lutita, que tiene aproximadamente de 100 a 900 pies (30 a 274 m) de espesor. [47] El desarrollo de la pendiente socavará periódicamente las formaciones superiores y bloques de esa roca del tamaño de una casa caerán en cascada sobre la Plataforma Tonto. Una discordancia marca la cima de esta formación.
La arenisca de Coconino se formó hace unos 275 millones de años cuando el área se secó y las dunas de arena hechas de arena de cuarzo invadieron un desierto en crecimiento (ver 6b en la figura 1). [10] Algunos Coconino llenan profundas grietas de barro en el Hermit Shale subyacente [40] y el desierto que creó el Coconino duró de 5 a 10 millones de años. [48] Hoy en día, el Coconino es un acantilado de color blanco dorado a crema de 57 a 600 pies (17 a 183 m) de espesor cerca del borde del cañón. [49] Los patrones de estratificación cruzada de los granos de cuarzo esmerilados, de grano fino, bien clasificados y redondeados que se ven en sus acantilados son compatibles con un ambiente eólico, pero no lo corroboran de manera concluyente. [50] [34] [51] También están fosilizadas huellas de criaturas parecidas a lagartos y lo que parecen huellas de milpiés y escorpiones . [52] Una discordancia marca la cima de esta formación.
La siguiente en la columna geológica es la Formación Toroweap, de 200 pies (60 m) de espesor (ver 6c en la figura 1). [42] Consiste en arenisca roja y amarilla y piedra caliza gris arcillosa intercalada con yeso . [42] La formación se depositó en un mar cálido y poco profundo a medida que la costa transgredía (invadía) y retrocedía (retrocedía) sobre la tierra. [42] La edad media de la roca es de unos 273 millones de años. [10] En los tiempos modernos es una repisa y una pendiente que contiene fósiles de braquiópodos, corales y moluscos junto con otros animales y diversas plantas terrestres. [42] El Toroweap se divide en los siguientes tres miembros: [53] Seligman es una arenisca y limolita de color amarillento a rojizo que forma pendientes. Brady Canyon es una piedra caliza gris que forma acantilados con algo de pedernal . Wood Ranch es una limolita y arenisca dolomítica de color rojo pálido y gris que forma pendientes. Una discordancia marca la cima de esta formación.
Una de las formaciones más altas y, por lo tanto, más jóvenes que se ven en el área del Gran Cañón es la piedra caliza Kaibab (ver 6d en la figura 1). Se erosiona formando acantilados de 300 a 400 pies (90 a 100 m) de espesor [54] y fue depositado a finales del Pérmico temprano, hace unos 270 millones de años, [10] por un mar cálido y poco profundo que avanzaba. La formación suele estar hecha de piedra caliza arenosa asentada sobre una capa de arenisca. [55] Esta es la roca de color crema a blanco grisáceo sobre la que se paran los visitantes del parque mientras observan el cañón desde ambos bordes. También es la roca superficial que cubre gran parte de la meseta de Kaibab justo al norte del cañón y la meseta de Coconino inmediatamente al sur. En esta formación se han encontrado dientes de tiburón así como abundantes fósiles de invertebrados marinos como braquiópodos, corales, moluscos , lirios marinos y gusanos. Una discordancia marca la cima de esta formación.
La elevación marcó el inicio del Mesozoico y los arroyos comenzaron a incidir la tierra recién seca. Los arroyos que fluían a través de amplios valles bajos en el Triásico depositaron sedimentos erosionados de las tierras altas cercanas, creando la Formación Moenkopi , que alguna vez tuvo 1000 pies (300 m) de espesor . [56] La formación está hecha de arenisca y lutita con capas de yeso en el medio. [57] Los afloramientos de Moenkopi se encuentran a lo largo del río Colorado en Marble Canyon , en Cedar Mountain (una mesa cerca del borde sureste del parque) y en Red Butte (ubicado al sur de Grand Canyon Village ). [56] Los restos del Conglomerado Shinarump , en sí mismo miembro de la Formación Chinle , están por encima de la Formación Moenkopi cerca de la cima de Red Butte, pero debajo de un flujo de lava mucho más joven. [56]
En la región se depositaron formaciones con un espesor total de más de 4000 a 5000 pies (1200 a 1500 m) en el Mesozoico y el Cenozoico , pero fueron eliminadas casi por completo de la secuencia del Gran Cañón por la erosión posterior. [58] La geología del área de los cañones de Zion y Kolob y la geología del área del Cañón Bryce registra algunas de estas formaciones. Todas estas unidades de roca juntas forman una súper secuencia de rocas conocida como Gran Escalera .
La orogenia Laramide afectó a todo el oeste de América del Norte ayudando a construir la cordillera americana . El levantamiento Kaibab, el levantamiento Monument, las montañas Uinta , el oleaje de San Rafael y las Montañas Rocosas fueron levantados, al menos en parte, por la orogenia Laramide. [59] Este importante evento de formación de montañas comenzó cerca del final del Mesozoico, hace unos 75 millones de años, [56] y continuó hasta el período Eoceno del Cenozoico. [59] Fue causado por subducción frente a la costa occidental de América del Norte. Este levantamiento reactivó las principales fallas que tienen una tendencia de norte a sur y cruzan el área del cañón. [52] Muchas de estas fallas son de edad precámbrica y todavía están activas en la actualidad. [60] Los arroyos que drenan las Montañas Rocosas a principios del Mioceno terminaban en cuencas sin salida al mar en Utah, Arizona y Nevada, pero no hay evidencia de un río importante . [61]
Hace unos 18 millones de años, las fuerzas tensionales comenzaron a disminuir y a hacer descender la región hacia el oeste, creando la Provincia de Cuenca y Cordillera . [61] Las cuencas ( grabens ) cayeron y las cadenas montañosas ( horsts ) surgieron entre fallas antiguas y nuevas con tendencia norte-sur. Sin embargo, por razones que no se comprenden bien, los lechos de las mesetas de Colorado permanecieron en su mayoría horizontales durante ambos eventos, incluso cuando se elevaron aproximadamente 2 millas (3,2 km) en dos pulsos. [62] [nota 2] La parte extrema occidental del cañón termina en una de las fallas de Basin and Range, Grand Wash, que también marca el límite entre las dos provincias. [42]
El levantamiento de la orogenia Laramide y la creación de la provincia Basin and Range trabajaron juntos para intensificar la pendiente de los arroyos que fluyen hacia el oeste en la meseta de Colorado. Estos arroyos cortan canales profundos que crecen hacia el este en el borde occidental de la meseta de Colorado y depositan sus sedimentos en la región cada vez más amplia de la Cuenca y la Cordillera. [61]
Según un estudio de 2012, hay pruebas de que el Gran Cañón occidental podría tener hasta 70 millones de años. [63]
El Rifting comenzó a crear el Golfo de California, muy al sur, hace entre 6 y 10 millones de años. [61] Casi al mismo tiempo, el borde occidental de la meseta de Colorado puede haberse hundido ligeramente. [61] Ambos eventos cambiaron la dirección de muchas corrientes hacia la región hundida y el aumento del gradiente hizo que descendieran mucho más rápido. Desde hace 5,5 millones a 5 millones de años, la erosión hacia el norte y el este consolidó estos arroyos en un río principal y canales tributarios asociados. [64] Este río, el ancestral río Colorado Inferior , comenzó a llenar el brazo norte del golfo, que se extendía casi hasta el sitio de la presa Hoover , con depósitos de estuario. [61]
Al mismo tiempo, los arroyos fluían desde las tierras altas del centro norte de Arizona y a través de lo que hoy es el Gran Cañón occidental, posiblemente alimentando un río más grande. [65] Se desconoce el mecanismo por el cual el ancestral río Colorado Inferior capturó este drenaje y el drenaje de gran parte del resto de la meseta del Colorado. Las posibles explicaciones incluyen la erosión hacia arriba o la rotura de una presa natural de un lago o río. [65] Cualquiera que sea la causa, el Bajo Colorado probablemente capturó el Alto Colorado sin salida al mar en algún lugar al oeste del Levantamiento Kaibab. [64] El área de drenaje mucho más grande y la pendiente aún más pronunciada del arroyo ayudaron a acelerar aún más la tala.
Las edades de hielo durante el Pleistoceno trajeron un clima pluvial más frío y húmedo a la región desde hace 2 a 3 millones de años. [66] La precipitación adicional aumentó la escorrentía y la capacidad erosiva de los arroyos (especialmente del agua de deshielo de primavera y las inundaciones repentinas en verano). [nota 3] Con un volumen de flujo mucho mayor, el Colorado cortó más rápido que nunca y comenzó a excavar rápidamente el Gran Cañón 2 millones de años antes del presente, casi alcanzando la profundidad moderna hace 1,2 millones de años. [67]
El Gran Cañón resultante del río Colorado tiene una tendencia aproximada de este a oeste a lo largo de 278 millas (447 km) entre el lago Powell y el lago Mead . [68] En esa distancia, el río Colorado cae 2000 pies (610 m) y ha excavado aproximadamente 1000 millas cúbicas (4200 km 3 ) de sedimento para formar el cañón. [69] Esta parte del río divide en dos el levantamiento Kaibab de 9.000 pies (2.700 m) de altura [70] y pasa por siete mesetas (las mesetas de Kaibab , Kanab y Shivwits limitan la parte norte del cañón y el Coconino limita la parte sur) . parte). [68] Cada una de estas mesetas está delimitada por fallas y monoclinales con tendencia norte-sur creadas o reactivadas durante la orogenia Laramide. Desde entonces, los arroyos que desembocan en el río Colorado han explotado estas fallas para excavar sus propios cañones afluentes, como el Bright Angel Canyon. [nota 4]
La actividad volcánica comenzó en el campo volcánico de Uinkaret (en el oeste del Gran Cañón) hace unos 3 millones de años. [71] Más de 150 flujos de lava basáltica [72] represaron el río Colorado al menos 13 veces desde hace 725.000 a 100.000 años. [73] Las presas normalmente se formaban en semanas, tenían de 12 a 86 millas (19 a 138 km) de largo, de 150 a 2000 pies (46 a 610 m) de altura (más gruesas aguas arriba y más delgadas aguas abajo) y tenían volúmenes de 0,03 a 1,2 millas cúbicas. (0,13 a 5,00 km 3 ). [74]
Se ha debatido la longevidad de las represas y su capacidad para retener el agua del río Colorado en grandes lagos. Según una hipótesis, el agua del río Colorado se acumulaba detrás de las represas en grandes lagos que se extendían hasta Moab, Utah . [75] Las presas fueron rebasadas en poco tiempo; los que tenían entre 46 y 122 m (150 y 400 pies) de altura fueron superados por sus lagos en 2 a 17 días. [76] Al mismo tiempo, los sedimentos llenaron los lagos detrás de las presas. El sedimento llenaría un lago detrás de una presa de 46 m (150 pies) de altura en 10,33 meses, llenaría un lago detrás de una presa de 350 m (1150 pies) de altura en 345 años y llenaría el lago detrás de la presa más alta en 3000. años. [76] Cascadas de agua fluían sobre una presa mientras las cascadas migraban río arriba a lo largo de ella. La mayoría de las presas de lava duraron entre 10.000 y 20.000 años. [77] Sin embargo, otros han propuesto que las presas de lava eran mucho más efímeras y fallaron catastróficamente antes de desbordarse. [78] En este modelo, las presas fallarían debido al flujo de fluido a través de fracturas en las presas y alrededor de los estribos de las presas, a través de depósitos de ríos permeables y aluviones .
Desde la desaparición de estas represas, el río Colorado ha excavado un máximo de unos 49 m (160 pies) en las rocas de la meseta de Colorado [73]
El final de las glaciaciones del Pleistoceno y el comienzo del Holoceno comenzaron a cambiar el clima de la zona de un clima pluvial fresco y húmedo a condiciones semiáridas más secas similares a las actuales. Al tener menos agua para cortar, la capacidad erosiva del Colorado se redujo considerablemente. Los procesos de emaciación masiva comenzaron así a volverse relativamente más importantes que antes. Se produjeron acantilados más escarpados y una mayor ampliación del Gran Cañón y su sistema de cañones afluentes. Un promedio de dos flujos de escombros por año llegan al río Colorado desde cañones tributarios para formar o expandir rápidos. [79] Este tipo de desperdicio masivo es la forma principal en que los cañones laterales más pequeños y empinados transportan sedimentos, pero también juega un papel importante en la excavación de los cañones más grandes. [79]
En 1963, la presa Glen Canyon y otras presas río arriba comenzaron a regular el flujo del río Colorado a través del Gran Cañón. Los caudales del Colorado anteriores a la represa, pero aún históricos, a través del Gran Cañón oscilaban entre 700 y 100.000 pies cúbicos (20 a 2.832 m 3 ) por segundo con al menos una inundación de finales del siglo XIX de 300.000 pies cúbicos (8.500 m 3 ) por segundo. [69] La descarga de la presa Glen Canyon excede los 48.200 pies cúbicos (1.360 m 3 ) por segundo sólo cuando existe peligro de desbordar la presa o cuando es necesario bajar el nivel del lago Powell . [80] Una medida de conservación provisional desde 1991 ha mantenido los flujos máximos en 20.000 pies cúbicos (570 m 3 ) por segundo a pesar de que la planta de energía de la presa puede manejar 13.200 pies cúbicos (370 m 3 ) por segundo más de flujo. [81]
El control del flujo del río mediante el uso de represas ha disminuido la capacidad del río para erosionar las rocas al reducir sustancialmente la cantidad de sedimento que transporta. [81] Las represas en el río Colorado también han cambiado el carácter del agua del río. Una vez fangoso y cálido, el río ahora es claro y tiene una temperatura promedio de 46 °F (8 °C) durante todo el año. [81] En 1996 y 2004 se llevaron a cabo inundaciones experimentales que se acercaron al nivel de 48.200 pies cúbicos (1.360 m 3 ) por segundo mencionado anteriormente para estudiar los efectos sobre la erosión y la deposición de sedimentos. [82]
El Gran Cañón se encuentra en el extremo sur del cinturón sísmico Intermountain West . [83] Al menos 35 terremotos mayores a 3,0 en la escala de Richter ocurrieron en la región del Gran Cañón en el siglo XX. [84] De estos, cinco registraron más de 5,0 en la escala de Richter y el más grande fue un terremoto de 6,2 que ocurrió en enero de 1906. [84] Las principales fallas con tendencia aproximadamente norte-sur que cruzan el cañón son (de oeste a este), Grand Wash, Hurricane y Toroweap. [85] Los principales sistemas de fracturas con tendencia noreste de fallas normales que cruzan el cañón incluyen West Kaibab y Bright Angel, mientras que los sistemas con tendencia noroeste incluyen Grandview—Phantom. [86] La mayoría de los terremotos en la región ocurren en una banda estrecha con tendencia noroeste entre los sistemas de fractura Mesa Butte y West Kaibab. [87] Estos eventos son probablemente el resultado del estiramiento de la corteza terrestre que migra hacia el este y que eventualmente puede pasar más allá del área del Gran Cañón. [87]
The Trail of Time es una exhibición de geología al aire libre y un sendero natural en el borde sur del Parque Nacional del Gran Cañón . Cada metro recorrido por el sendero representa un millón de años de la historia geológica del Gran Cañón. Los marcadores de bronce en el sendero marcan tu ubicación en el tiempo. El sendero comienza en "Today" cerca del Museo de Geología de Yavapai y termina 2 mil millones de años después en el Centro de visitantes de Verkamp. A lo largo del camino hay muestras de las rocas del Cañón, tal como las encontrarías desde el borde hasta el río, y exhibiciones que explican la historia geológica del Cañón. El sendero se abrió a finales de 2010. [88]
El Museo de Geología de Yavapai incluye modelos tridimensionales, fotografías y exhibiciones que permiten a los visitantes del parque ver y comprender la complicada historia geológica del área. El edificio del museo, la histórica Estación de Observación Yavapai (construida en 1928), ubicada a 1,6 km (una milla) al este de Market Plaza, ofrece amplias vistas del cañón. Una librería ofrece una variedad de materiales sobre la zona. [89]
