El Grupo Unkar es una secuencia de estratos de la era Proterozoica que se subdividen en cinco formaciones geológicas y están expuestas dentro del Gran Cañón , Arizona , suroeste de los Estados Unidos . El Grupo Unkar es la formación basal del Supergrupo del Gran Cañón . El Unkar tiene un espesor de aproximadamente 1600 a 2200 m (5200 a 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 Basalto Cárdenas y la Formación Dox se encuentran principalmente en la región oriental del Gran Cañón. La Cuarcita Shinumo, la Esquisto Hakatai y la Formación Bass se encuentran en el centro del Gran Cañón. El Grupo Unkar se acumuló aproximadamente entre 1250 y 1104 Ma (hace 1104 millones de años, 1100 millones). En orden ascendente, el Grupo Unkar está cubierto por la Formación Nankoweap , de unos 113 a 150 m (371 a 492 pies) de espesor; el Grupo Chuar , de unos 1.900 m (6.200 pies) de espesor; y la Formación Sixtymile , de unos 60 m (200 pies) de espesor. Todas estas son las unidades del Supergrupo del Gran Cañón . [5] [6] [7] El Grupo Unkar constituye aproximadamente la mitad del espesor del Supergrupo del Gran Cañón.
En general, los estratos que componen el Grupo Unkar se inclinan hacia el noreste (10°–30°) hacia fallas normales que se inclinan 60° o más 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).
Dentro del Gran Cañón central, los estratos Unkar se presentan en bloques o astillas rotadas y con fallas descendentes, donde comúnmente solo están parcialmente expuestos. Dentro de esta parte central del Gran Cañón, el Grupo Unkar está incompleto porque la erosión anterior al Grupo Tonto ha eliminado los estratos por encima del nivel de la parte media de la Formación Dox . La parte faltante del Grupo Unkar y el resto del Supergrupo del Gran Cañón suprayacente se conservan en un sinclinal prominente y un bloque de falla que está expuesto en el este del Gran Cañón. Se pueden ver ejemplos de estos bloques de falla en la prominencia del Templo de Isis , la "Pirámide de Keops" y la intersección de Phantom Creek con Bright Angel Canyon ( sendero North Kaibab ). El Grupo Unkar también contiene gruesos umbrales basálticos y una serie de pequeños diques 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. [5] [6] [8]
Utilizando datos de gravedad y aeromagnéticos, combinados con modelos de gravedad, se dedujo que los fosas y semifosas proterozoicas llenas de estratos del Grupo Unkar se encuentran enterrados debajo de rocas fanerozoicas en el norte de Arizona que rodean el Gran Cañón. Las fosas y semifosas llenas de estratos del grupo Unkar están asociadas con sistemas de fallas mesoproterozoicas con rumbo noroeste-sudeste que tienen trazas curvas y buzadas hacia el suroeste. Estos sistemas de fallas se reactivaron más tarde durante el Neoproterozoico, para formar cuencas en las que se acumuló el siguiente Grupo Chuar, y durante el Cenozoico, para formar estructuras geológicas, es decir, fallas, anticlinales, sinclinales y monoclinales, que están expuestos en la superficie. [9]
Discordancias importantes separan al Grupo Unkar de los estratos que lo recubren y lo sustentan. En primer lugar, el Grupo Unkar, como unidad inferior del Supergrupo del Gran Cañón, se encuentra directamente sobre granitos , gneises , pegmatitas y esquistos profundamente erosionados que componen las Rocas del Basamento Vishnu . En segundo lugar, una discordancia angular, con una inclinación de menos de 10°, separa la base de la Formación Nankoweap del Grupo Unkar subyacente. Por último, una discordancia angular bien definida en la base del Grupo Tonto, relativamente plano, lo separa de los estratos plegados y fallados subyacentes del Grupo Unkar y del resto del Supergrupo del Gran Cañón, que suelen estar inclinados en ángulos de 10° a 30°. [5] [6]
La sección occidental del grupo Unkar se puede resaltar en una foto de tres unidades Unkar debajo del Templo de Isis, ubicadas sobre las rocas del basamento Vishnu de Granite Gorge.
El Grupo Unkar fue reconocido y nombrado por primera vez por Charles D. Walcott como el "terreno Unkar" en 1894. [1] Este y su "terreno Chuar" comprendían lo que entonces se denominaba la "serie del Gran Cañón" de la era "Proterozoica (Algonkiana)". Consideró al basalto de Cárdenas, sin nombre en ese momento, como la unidad superior en su "terreno Unkar". En 1910 y 1914, Levi F. Noble dividió más tarde lo que llamó el "Grupo Unkar" en cinco subunidades, que eran el conglomerado Hotauta, la caliza Bass, la pizarra Hakatai, la cuarcita Shinumo y la arenisca Dox. [2] [3] El basalto de Cárdenas, aún sin nombre, solo se menciona brevemente ya que no hay exposiciones de él en el cuadrángulo de 15 minutos de Shinumo. Aunque se reconoce que los flujos de lava basáltica que recubren la Formación Dox son parte del Grupo Unkar, generalmente se ignoran y se describen simplemente como "basalto y diabasa". En 1938, Charles R. Keyes aplicó el nombre de "Serie Cardenesana" a las rocas volcánicas basálticas dentro del Grupo Unkar. [10] En 1973, se desarrolló la definición actual del Grupo Unkar cuando la Formación Nankoweap, que se había agregado anteriormente al Grupo Unkar, se eliminó formalmente de él y se reconoció la discordancia que separa la Formación Nankoweap del Grupo Unkar. [11]
La Formación Bass no solo contiene dolomita gris a gris rojiza y dolomita arenosa, sino también arenisca (arcosa) intercalada de color marrón púrpura a rojo oscuro y marrón rojizo, arenisca limosa, intercalaciones prominentes de conglomerado e intercalaciones subordinadas de argilita y caliza. Un conglomerado prominente, el Miembro Hotauta, llena paleovalles cortados en el complejo de basamento Vishu subyacente en su base. La Formación Bass también contiene lechos de estromatolitos y capas delgadas de ceniza volcánica. Se considera que el Miembro Hotauta es de origen fluvial. El resto de la Formación Bass se acumuló en aguas marinas relativamente cálidas y poco profundas. [5] [6] [12]
La lutita Hakatai está compuesta por lutitas de color púrpura, púrpura rojizo, naranja rojizo y púrpura pálido o lavanda, limolita arenosa, limolita y arenisca arcósica. Las laderas de colores brillantes de la lutita Hakatai contrastan marcadamente con los afloramientos grisáceos de la Formación Bass. Las exposiciones en pendiente de la lutita Hakatai también contrastan enormemente con los acantilados escarpados formados por la cuarcita Shinumo suprayacente. Los estromatolitos se encuentran en la zona de transición entre la lutita Hakatai y la Formación Bass. La lutita Hakatai se acumuló en entornos marinos, cercanos a la costa, poco profundos y de baja energía. [5] [6] [12]
En marcado contraste con los estratos arcillosos que se encuentran por encima y por debajo de ella, la cuarcita Shinumo se caracteriza por capas de cuarcitas sedimentarias de color rojo, marrón o púrpura y areniscas blancas, rojas o púrpuras menos masivas; también areniscas conglomeráticas. Dentro de estas areniscas que forman acantilados, se producen intervalos ricos en lutitas. Algunas de estas capas de arenisca presentan estructuras de deformación de sedimentos blandos bien desarrolladas. No se han encontrado fósiles en la cuarcita Shinumo. Las partes inferior y media de la cuarcita Shinumo se acumularon en planicies costeras de marea y la parte superior representa los depósitos de deltas fluviales. El contacto gradual entre la cuarcita Shinumo y la Formación Dox de arriba indica un cambio de la deposición en deltas costeros a la deposición fluvial por un gran sistema fluvial. Cabe destacar que la "deformación de sedimentos blandos" observada en esta formación de cuarcita Shinumo indica una actividad sísmica y tectónica significativa durante su deposición. [5] [6] [12]
La Formación Dox consiste en una mezcla heterogénea de arenisca de cuarzo silíceo de color marrón claro a marrón verdoso; arenisca lítica calcárea y arcósica; lutita y lutita de color marrón oscuro a verde; lutita roja, limolita y arenisca de cuarzo; argilita arenosa; lutita micácea; y arenisca limosa cuarzosa roja. En orden ascendente, estos sedimentos se han subdividido en los Miembros Escalante Creek, Solomon Temple, Comanche Point y Ochoa Point. Se han reportado estromatolitos del Miembro Comanche Point. La Formación Dox interfiere localmente con flujos de lava basáltica del basalto Cardenas suprayacente y está cocida por ellos. Dentro del Gran Cañón central, la erosión de la arenisca anterior a Tapeats ha eliminado partes del Grupo Unkar 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 que la recubren se pueden encontrar en un prominente bloque de fallas y sinclinal en el este del Gran Cañón. La Formación Dox se acumuló en una variedad de ambientes marinos, costeros, estuarinos y fluviales. [5] [6] [12] [13]
El basalto de Cárdenas está compuesto principalmente de capas delgadas y discontinuas de flujos de lava pahoehoe de basalto rico en olivino. La parte inferior de esta formación consiste en capas delgadas y discontinuas de basalto, hialoclastita y arenisca intercaladas de manera compleja que forman pendientes bajas cubiertas de talud . La unidad superior del basalto de Cárdenas consiste en flujos de lava basáltica y andesítica que forman acantilados y que están intercalados con capas de brecha, arenisca y lapillita. No se han encontrado fósiles en el basalto de Cárdenas. El basalto de Cárdenas se formó por la erupción subaérea de magma basáltico y andesítico en ambientes costeros húmedos como deltas de ríos o marismas. Discordancias angulares de magnitudes muy diferentes separan el basalto de Cárdenas de la Formación Nankoweap y el Grupo Tonto suprayacentes . [5] [6] [13]
Los umbrales y diques máficos ( basalto o diabasa ) se introducen en todos los estratos del Grupo Unkar por debajo del basalto de Cárdenas. Consisten en basalto negro, de grano medio a grueso, rico en olivino que contiene plagioclasa , olivino , clinopiroxeno , magnetita - ilmenita y biotita . Su composición química indica que comparten una fuente común con los depósitos piroclásticos y las lavas del basalto de Cárdenas. Las edades isócronas de estos umbrales y diques y las lavas del basalto de Cárdenas son básicamente idénticas. Solo los umbrales están expuestos en afloramientos de la Formación Bass y la Lutita Hakatai. Estos umbrales varían en espesor desde 23 m (75 pies) en Hance Rapids, este del Gran Cañón, hasta 300 m (980 pies) en el Cañón Hakatai en el área de Shinumo Creek. Los umbrales basálticos forman acantilados muy prominentes de color gris oscuro en el área debajo de Desert View y al oeste de Palisades of the Desert. Las exposiciones de la cuarcita Shinumo y la formación Dox exponen varios diques basálticos. Los diques de alimentación de los umbrales basálticos no están expuestos. Sin embargo, los diques de alimentación del basalto Cardenas se pueden rastrear, de manera discontinua, a unos pocos metros de sus bases. [5] [6] [13]
La base del Grupo Unkar es una discordancia importante que también forma la base del Supergrupo del Gran Cañón. Esta discordancia es una discordancia que separa el basamento cristalino subyacente y profundamente erosionado, que consiste en granitos, gneises, pegmatitas y esquistos de las rocas del basamento Vishnu, de las rocas estratificadas del Proterozoico del Grupo Unkar. [7] Este contacto es una superficie notablemente lisa que tiene un relieve de aproximadamente 6 m (20 pies) en el cuadrángulo topográfico de 15 minutos de Shinuino y 15 m (49 pies) tanto en los cuadrángulos topográficos de 15 minutos de Bright Angel como de Vishnu. En el Cañón Hotauta y en Granite Narrows, esta superficie es extremadamente lisa con un relieve de solo unos pocos metros. El mayor relieve de esta superficie se puede ver frente a la desembocadura del arroyo Shinumo, donde las colinas bajas y redondeadas de las rocas del basamento Vishnu se elevan 6 m (20 pies) por encima del nivel general de una superficie relativamente plana. El miembro Hotauta de la Formación Bass llena paleovalles poco profundos que son parte de esta discordancia. Las rocas del basamento Vishnu subyacentes a esta superficie a menudo están profundamente erosionadas hasta una profundidad promedio de 3 m (9,8 pies) por debajo de ella. Donde no ha sido eliminado por la erosión antes y durante la deposición de la Formación Bass suprayacente, está presente un regolito residual , desarrollado por la erosión subaérea de las rocas del basamento subyacentes. Por lo general, este regolito consiste en sedimento ferruginoso sin estructura, de color marrón rojizo oscuro, que suele tener entre unos pocos centímetros y 30 cm (0,98 pies) de espesor. Este contacto se considera un ejemplo clásico de una antigua penillanura . [14]
El contacto entre el Grupo Tonto y el Grupo Unkar es una discordancia angular prominente, que es parte de la Gran Discordancia . La superficie de esta discordancia angular trunca los estratos inclinados que comprenden el Grupo Unkar plegado y fallado. Aunque esta superficie es típicamente plana, la erosión diferencial de los estratos inclinados del Grupo Unkar dejó capas resistentes de la capa superior de basalto de Cárdenas y la capa media de cuarcita Shinumo como colinas antiguas, llamadas monadnocks . Estas colinas antiguas, que son crestas formadas por fallas de bloques, tienen hasta 240 m (790 pies) de altura. Cortinas delgadas de arenisca Tapeats del Grupo Tonto cubren o cubren la mayoría de estos antiguos monadnocks. Sin embargo, las cumbres de los monadnocks más altos sobresalen a través de la capa base de arenisca Tapeats y están cubiertas por la lutita Bright Angel suprayacente, como se puede ver en el Templo de Isis . Lava Butte es un monadnock prehistórico parcialmente exhumado asociado con esta discordancia que consiste en basalto de Cárdenas. Estos monadnocks sirvieron localmente como fuentes de sedimentos de grano grueso durante la transgresión marina que depositó la arenisca de Tapeats (mar de Tapeats) y otros miembros del grupo Tonto. [5] [7] [8] [14]
Dentro del Grupo Unkar, el contacto entre la lutita Hakatai y la arenisca Shinumo suprayacente es una discordancia distintiva. Este contacto es la única discordancia significativa que ocurre dentro del Grupo Unkar. Esta discordancia es aguda y trunca localmente la estratificación cruzada y los canales exhibidos por las areniscas en la lutita Hakatai subyacente. Dentro de la cuarcita Shinumo, un rezago basal compuesto por una capa de conglomerado, que contiene clastos de basamento de hasta 5 cm (2,0 pulgadas) de ancho, se encuentra sobre la superficie erosionada que forma esta discordancia. Este conglomerado basal contiene clastos de cuarcita que carecen de equivalentes conocidos en la región del Gran Cañón. Como lo documenta la datación del circón detrítico , se estima que esta discordancia representa un período de aproximadamente 75 millones de años. [5] [12]
La edad y el historial de exhumación de las rocas del basamento de Vishnu subyacentes limitan la edad del Grupo Unkar. La datación radiométrica de estas rocas del basamento demuestra que estas rocas del basamento sufrieron metamorfismo y deformación a profundidades de la corteza media de unos 20-25 km (12-16 mi) entre aproximadamente 1840 y 1660 Ma atrás. Antes de la deposición de la Formación Bass, estas rocas se elevaron a la superficie de la Tierra desde profundidades de la corteza media y se erosionaron para formar la superficie de la discordancia en la que se encuentra el Grupo Unkar. A medida que estas rocas se elevaban desde profundidades de la corteza media, el momento de su enfriamiento se registró en edades de enfriamiento de feldespatos y otros minerales. Como se determinó a partir de estas edades de enfriamiento, estas rocas del basamento se elevaron desde profundidades de 25 a 10 km (15,5 a 6,2 mi) entre 1750 y 1660 Ma. Luego, fueron elevados desde una profundidad de 10 km (6,2 mi) hasta la superficie de la Tierra entre 1300 y 1250 Ma. Por lo tanto, la superficie en la que se acumuló el Grupo Unkar tiene alrededor de 1250 Ma de antigüedad, y el Grupo Unkar que lo enterró es más joven. [7] [12]
La edad máxima del Grupo Unkar también se establece mediante la datación por uranio-plomo (U-Pb) de circones de un lecho de cenizas de la Formación Bass en el Grupo Unkar basal de 1254 Ma cerca del río Mile 78 ( Lista de rápidos y características del río Colorado ). La datación de circones detríticos de la Formación Bass ha arrojado fechas de aproximadamente 1200 Ma. Estas fechas sugieren que la edad de 1254 Ma puede ser un poco demasiado antigua. Sin embargo, estos circones probablemente sufrieron alguna pérdida de plomo y, como resultado, estas fechas aparentes son más recientes que sus edades reales. Como resultado, las fechas de 1254 Ma siguen siendo la mejor estimación para la edad de la deposición inicial del Grupo Unkar. [7] [12]
Los geólogos han intentado datar el basalto de Cárdenas durante muchos años. Basándose en otros criterios geológicos, los geólogos han descubierto que las fechas, que van desde hace 1.000 a 700 millones de años, obtenidas para la edad del basalto de Cárdenas y la edad superior del Grupo Unkar, eran demasiado recientes y algo estaba perturbando claramente la sistemática de datación. La interpretación actual es que la deposición del Grupo Chuar suprayacente, en un entorno marino, alteró el sistema radiométrico de potasio-argón (K-Ar). Aparentemente, los fluidos asociados con la deposición del Grupo Chuar han alterado el basalto de Cárdenas más antiguo, degradando parcialmente los minerales y, por lo tanto, produciendo una alteración en la sistemática de K-Ar. Utilizando técnicas y enfoques de datación más nuevos que no estaban disponibles para los geólogos anteriores, se ha vuelto a datar el basalto de Cárdenas y los umbrales intrusivos. Los nuevos datos obtenidos mediante técnicas y enfoques de datación más modernos indican que el basalto de Cárdenas entró en erupción hace unos 1.104 millones de años. Esta fecha marca el final de la deposición del Grupo Unkar. Estas fechas radiométricas están corroboradas por la datación radiométrica de micas detríticas y circones de la Formación Hakatai Shale, la Cuarcita Shinumo y la Formación Dox. Con base en todas estas fechas radiométricas, los investigadores han concluido que el Grupo Unkar se depositó entre aproximadamente 1254 y 1100 Ma, con un hiato de duración desconocida entre la Formación Hakatai Shale y la Cuarcita Shinumo. [7] [12]
