La Formación Dox , también conocida como Arenisca Dox , es una formación rocosa mesoproterozoica que aflora en el este del Gran Cañón , 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 aproximadamente 1.600 a 2.200 m (5.200 a 7.200 pies) de espesor 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 aproximadamente 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. Todo el Supergrupo del Gran Cañón se superpone a granitos , gneises , pegmatitas y esquistos profundamente erosionados que componen las rocas del sótano de Vishnu . [2] [3] [4]
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La Formación Dox contiene gruesos umbrales basálticos y varios diques pequeños y oscuros . En el área de Desert View y al oeste de Palisades of the Desert, los umbrales basálticos forman acantilados de color gris oscuro muy prominentes. [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 la colina del Castillo Dox . [6]
Los estratos de la Formación Dox, a excepción de algunos lechos de arenisca más resistentes , son relativamente susceptibles a la erosión y la meteorización. El miembro inferior de la Formación Dox consta de arenisca limosa y arenisca, y algunos lechos arcillosos intercalados, que forman una topografía escalonada en forma de pendiente de acantilado. La mayor parte de la Formación Dox típicamente forma 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 hunden hacia el noreste (10°-30°) hacia fallas normales que se hunden más de 60° hacia el suroeste. Esto se puede ver en la falla Palisades en la parte oriental del área de afloramiento principal del Grupo Unkar (debajo del East Rim). En otros lugares, dentro del Gran Cañón central, estos estratos Unkar (Bass, Hakatai y Shinumo) se encuentran en bloques o astillas pequeños, rotados y con fallas descendentes, donde comúnmente están solo parcialmente expuestos. Dentro de esta parte del Gran Cañón, el Grupo Unkar está incompleto porque la erosión de arenisca anterior a Tapeats 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 Cárdenas y el Grupo Chuar suprayacentes se conservan en un sinclinal prominente y un bloque de falla que está expuesto en el este del Gran Cañón. [2]
Al oeste del arroyo de 75 millas en el Gran Cañón central, los estratos de la Formación Dox se presentan en bloques o astillas pequeños, rotados y con fallas descendentes, y comúnmente están solo parcialmente expuestos. En estos bloques con fallas, solo los dos miembros inferiores, los miembros de Escalante Creek y Solomon Temple, se conservan ya que el resto de la Formación Dox y el Grupo Unkar han sido eliminados por la erosión de arenisca anterior a Tapeats. La única sección completa de la Formación Dox está expuesta en el este del Gran Cañón. En esa zona, la formación Dox, que es la unidad más espesa del Grupo Unkar , se ha subdividido en cuatro miembros. En orden ascendente, son los miembros de 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 ambiente de depósito sedimentario y los cambios de color. [2] [5]
El miembro más bajo de la formación Dox es el miembro de Escalante Creek. Consiste en más de 244 m (801 pies) de arenisca de cuarzo silíceo de color tostado claro a marrón verdoso y arenisca calcárea lítica y arcósica superpuesta por 122 m (400 pies) de lutita y lutita de color marrón oscuro a verde . Las areniscas del miembro de Escalante Creek exhiben estratificación cruzada tabular-planar de pequeña escala y estratificación graduada . Los lechos de lutita graduados contienen interclastos en la base de este miembro de la Formación Dox. Dos intervalos de lechos enrevesados , que son la ocurrencia estratigráficamente más alta de estructuras de evulsión de fluidos en el Grupo Unkar, ocurren dentro de los 30 m de la base del miembro de Escalante Creek. El color tostado 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 del Templo de Salomón se superpone al miembro de Escalante Creek. El miembro del Templo de Salomón consta de secuencias cíclicas de lutita roja, limolita y arenisca de cuarzo. Los 213 m inferiores (699 pies) de este miembro consisten en limolitas y lutitas de color rojo a granate que forman pendientes intercaladas con arenisca de cuarzo. Los 67 m (220 pies) superiores del miembro consisten principalmente en arenisca de cuarzo granate que exhibe numerosas características de canal y contiene lechos transversales de festón de ángulo bajo, tabulares y en forma de canal. El miembro del Templo de Salomón tiene unos 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 del Templo de Salomón . [7]
Dentro de la Formación Dox, el miembro Comanche Point se superpone al miembro del Templo de Salomón. Dentro del Gran Cañón central, ha sido eliminado por la erosión de arenisca anterior a Tapeats. Los estratos de este miembro consisten principalmente en arenisca arcillosa y argilita arenosa intercaladas de grano fino, que forman pendientes, y arcilla arcillosa subordinada . Los colores exhibidos por estos estratos son variados, alternando típicamente entre violáceo y marrón rojizo. Cinco lechos rojos lixiviados de color verde pálido a blanco que tienen hasta 2 m (6,6 pies) de espesor le dan una apariencia variada a este miembro. Los moldes de sal, las marcas de ondulaciones y las grietas por desecación son comunes en el miembro de Comanche Point. También contiene unos finos lechos de dolomita estromatolítica . Estos lechos de dolomita estromatolítica se encuentran dentro o directamente adyacentes a los lechos lixiviados. En el este del Gran Cañón, el miembro Comanche Point ocupa más de la mitad del área del afloramiento de Dox y se distingue de los miembros circundantes por su carácter abigarrado de forma de pendiente y color. [2] [5]
El miembro superior de la Formación Dox es el Miembro de Ochoa Point. Dentro del Gran Cañón central, también ha sido eliminado por la erosión de arenisca anterior a Tapeats. Consiste en lutita micácea que se gradúa hacia arriba hasta convertirse en una arenisca limosa predominantemente cuarzosa roja . Las estructuras sedimentarias que se encuentran en este miembro incluyen moldes de cristales de sal en la lutita y marcas de ondas asimétricas y lechos transversales de pequeña escala en las areniscas. El miembro de Punta Ochoa tiene de 53 a 92 m (174 a 302 pies) de espesor y forma pendientes pronunciadas y acantilados debajo del Basalto de Cárdenas. La Formación Dox que subyace directamente al Basalto Cárdenas consiste en arenisca bien estratificada de color rojo ladrillo a bermellón, con estratificaciones paralelas y divisiones arcillosas, formando pendientes suaves. También contiene un flujo de lava basáltica fino y discontinuo . [2] [5] [8]
En varios niveles dentro de la Formación Dox, se ha inyectado basalto oscuro como alféizares . Forman acantilados de color gris oscuro 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 gradacional y está marcado por un cambio en la expresión topográfica y el color. Los 12 m (39 pies) basales de la Formación Dox que se superponen directamente a la cuarcita Shinumo consisten en lutitas fisibles, predominantemente de color verde oscuro a negro, que forman pendientes y que contienen delgados lechos de arenisca. Esta lutita forma una muesca distintiva entre las cuarcitas resistentes que forman acantilados de la Cuarcita Shinumo subyacentes y las areniscas arcósicas resistentes que forman acantilados de la Formación Dox que las recubre. El cambio en la expresión topográfica, el color y el cambio de facies, desde arenita de cuarzo hasta lutita y arcosa de grano fino, es gradacional. [2] [9] El contacto entre la Formación Dox y la Cuarcita Shinumo en la Milla 74.7, donde la cuarcita forma un estrecho desfiladero en forma de V debajo de una plataforma tallada en la suave pizarra 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 al lecho y localmente interdigitado. En algunos lugares, las areniscas de la Formación Dox tienen pequeños pliegues y circunvoluciones que son indicativos de deformación de sedimentos blandos . Además, en algunos lugares, los 60 cm (2,0 pies) superiores de la Formación Dox están ligeramente horneados. Un fino flujo de lava se produce dentro de la parte superior de la Formación Dox. Así, el contacto entre el Basalto Cárdenas y la Formación Dox es conformable e interdigital. Esto indica que todavía se estaban depositando arenas 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 forma parte de la Gran Discordancia . Por lo general, la superficie de esta discordancia es una superficie de erosión antigua notablemente plana, a menudo considerada como una penillanura , que atraviesa unidades como la Formación Bass, Hatakai Shale y Dox Sandstone. Los lechos resistentes dentro del Grupo Unkar, como el Basalto de Cárdenas y la Cuarcita Shinumo, forman colinas antiguas, llamadas monadnocks , que se elevan hasta 240 m (790 pies) de altura sobre esta antigua llanura. Finas cortinas de Tapeats Sandstone del Grupo Tonto cubren ahora la mayoría de estos antiguos monadnocks. Sin embargo, algunos de estos monadnocks sobresalen hacia Bright Angel Shale. 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]
Se pueden ver excelentes exposiciones de la discordancia angular en la parte superior de la Formación Dox y la base de la Arenisca Tapeats en la Milla 71.0, donde la Arenisca Tapeats descansa sobre la superficie erosionada de la Formación Dox y un alféizar de basalto. En estas exposiciones, los lechos rojos de Dox y un alféizar basáltico de color gris oscuro se sumergen de 8 a 10 grados hacia el este. Están cubiertos por Tapeats de arenisca casi horizontales. La superficie de esta discordancia angular es bastante irregular ya que la erosión diferencial del resistente alféizar de basalto formó monadnocks que han sido enterrados por Tapeats Sandstone. [10]
Los estromatolitos son los fósiles dominantes reportados en el miembro Comanche Point de la Formación Dox. Estos estromatolitos, de color marrón a marrón verdoso, están compuestos de dolomita, con cantidades menores de limo y arcilla. Por lo general, toman la forma de hemisferios unidos lateralmente y están asociados con grietas de desecación y estructuras en forma de ojo de pájaro. Además, debajo del lecho marcador inferior en el miembro Comanche Point se encuentran algunos lechos delgados de dolomita que tienen laminaciones finas, posiblemente algas. [2] [5] [13]
La Formación Dox es una secuencia compleja de depósitos dominados por lodo marino , costero , estuarino y fluvial que representan deposiciones en el margen de progradación de la cuenca Unkar. Los miembros de 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 ambientes marinos y costeros cercanos a la costa , a la acumulación de sedimentos en llanuras aluviales terrestres y canales fluviales. El miembro de Escalante Creek está formado por sedimentos que se depositaron en canales de ríos 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 encima de Unkar Rapid (milla 73 del río) y dentro de los drenajes laterales entre las millas 65 y 73 del río. En la base del miembro de Escalante Creek, los dos intervalos de lecho enrevesado, que comprenden la evulsión de fluido estratigráficamente más alta Las estructuras en el Grupo Unkar parecen representar el último de la serie de terremotos que comenzaron durante la deposición de la cuarcita Shinumo. [2] [11]
Los estratos que contienen grandes canales de arenisca del miembro de Escalante Creek están superpuestos por estratos que contienen canales mucho más pequeños, como los de arroyos trenzados en un delta y entornos de flujo laminar del miembro del Templo de Salomón. En la Milla 64 en Carbon Creek, esta parte de la Formación Dox consta de canales apilados de arenisca de grano fino que están cortados por canales más jóvenes llenos de lodo. Se considera que estas estructuras de canales de “corte y relleno” son indicativas de ambientes estuarinos donde el nivel del mar ha bajado y posteriormente aumentado. El contacto entre los miembros del Templo de Salomón y Comanche Point de la Formación Dox marca una transición de ambientes fluviales y costeros a condiciones marinas. [2] [11]
La deposición del miembro Comanche Point de la arenisca Dox marcó un regreso a las condiciones marinas marginales y de llanura de marea . Los estratos intercalados de color violáceo y marrón rojizo de este miembro parecen reflejar acumulación en condiciones marinas y subaéreas de aguas muy poco profundas, alternativamente . Los lechos de color violáceo se interpretan como depósitos de complejos de llanuras de marea que incluyen ambientes mixtos y posiblemente salados. [2] [5] [11]
Se interpreta que el miembro de Punta Ochoa se acumuló como resultado de la sedimentación continua de las llanuras de marea. La parte inferior de este miembro parece haberse acumulado en la posición más alta de la llanura de lodo del entorno de la llanura de marea donde se produjo la 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 marea plana. En el momento en que estas llanuras 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. 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 mojados. 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 apoyan esta interpretación. El alto contenido de sodio del Basalto de Cárdenas basal indica espilización debido a la reacción con agua hipersalina. La alteración hematítica del sedimento resultante de la cocción de las lavas es mínima, de 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 y fecharon granos de mica individuales del miembro Escalante Creek de Dox mediante espectrometría de masas 40Ar/39Ar . Esta datación de 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 a 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 con microsonda de la mica indicaron las edades de las rocas generadoras. a partir del cual se erosionaron las micas, y apoyan la interpretación de que la Formación Dox tiene menos de 1140 Ma. La datación adicional de 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 de Cárdenas suprayacente demuestra que la Formación Dox se acumuló antes de 1104 Ma. [9] [11]
