La Formación Surprise Canyon es una formación geológica que consiste en rocas sedimentarias clásticas y calcáreas que llenan paleovalles y paleokarst de la edad del Mississippi tardío ( Serpukhovian ) en el Gran Cañón . Estos estratos afloran como exposiciones aisladas, en forma de lentes, de rocas que llenan valles erosivos y topografía kárstica local y cuevas desarrolladas en la parte superior de la piedra caliza Redwall . La Formación Surprise Canyon y las discordancias asociadas representan un período geológico significativo entre la deposición de la piedra caliza Redwall y el Grupo Supai suprayacente . [1] [2] [3]
En 1969, ED McKee y RC Gutschick [4] informaron la presencia de paleovalles llenos de conglomerados y lutitas cortados en la superficie superior de Redwall Limestone. 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 Piedra caliza Redwall, durante el 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 impidió la verificación in situ de estas observaciones durante más de un año. [6]
Más tarde, en una monografía sobre el Grupo Supai, Billingsley y McKee [7] describieron en detalle por primera vez algunos de estos afloramientos en el extremo occidental del Gran Cañón. Se refirieron informalmente a los estratos de la Formación Surprise Canyon como depósitos de valles enterrados preSupai y los interpretaron como el relleno sedimentario de paleovalles. [3] [6]
Billingsley y Beus [2] nombraron formalmente la Formación Surprise Canyon por un gran cañón tributario norte en el oeste del Gran Cañón. La sección tipo de esta formación es la pendiente orientada al este de una cresta estrecha a unos 2,4 km (1,5 millas) al sureste del mirador Bat Tower en el oeste del Gran Cañón en la milla 265 [8] y a unos 20 km (12 millas) al noroeste del desembocadura del Cañón Surprise en la milla 248. El paleovalle que contiene la sección tipo tiene 305 m (1001 pies) de ancho y 91 m (299 pies) de profundidad. [3]
Dentro de las regiones del Gran Cañón, la Formación Surprise Canyon está expuesta como parches aislados en forma de lentes en gran parte del Gran Cañón y en partes de Marble Canyon hacia el este. Todos los afloramientos conocidos son lentes discontinuos de hasta varias decenas de metros de espesor y desde unas pocas decenas de metros hasta casi un kilómetro de ancho. En ningún lugar esta formación se produce como una lámina única y continua, como ocurre con todas las demás unidades de roca sedimentaria de la era Paleozoica en el Gran Cañón. Las exposiciones de la Formación Surprise Canyon se encuentran comúnmente en la cima de un acantilado importante formado por la resistente piedra caliza Redwall. En muchos lugares, estas exposiciones están situadas a lo largo de una plataforma estrecha a unos 460 m (1510 pies) sobre el río Colorado y casi 910 m (2990 pies) por debajo del borde. Aunque no ha sido reconocida en el subsuelo, la Formación Surprise Canyon puede ocurrir como depósitos reducidos 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 de 45 a 60 m (148 a 197 pies) de profundidad y hasta 1 km (0,62 millas) 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 ocurre. 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 Gran Cañón central, 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 de 18 a 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 piedra caliza Redwall, tienen la litología más variada de cualquier formación paleozoica expuesta en el Gran Cañón. Dentro del Gran Cañón occidental y central, el Cañón Surprise consta de tres capas principales. En primer lugar, existe una unidad vegetal basal, formadora de pendientes, compuesta predominantemente por conglomerado y arenisca de origen fluvial . En segundo lugar, por encima hay una unidad de piedra caliza media compuesta de lechos de piedra caliza marina fosilífera que forman un acantilado prominente. Finalmente, existe una unidad superior de limolita formada por lechos fosilíferos que forman pendientes de calizas limosas o arenosas y limolitas de origen marino. Hacia el este, dentro del Gran Cañón oriental, estas tres unidades se fusionan lateralmente en una sola capa de arenisca y limolita conglomerada de color marrón rojizo que forma pendientes y que carece de piedra caliza. [2] [3]
La unidad basal de conglomerado y arenisca consiste en gran parte de guijarros teñidos de hierro y , localmente, conglomerado de cantos rodados . La fracción gruesa del conglomerado consiste predominantemente en pedernal y grava de piedra caliza menor derivada de la piedra caliza Redwall subyacente. Parte de esta grava contiene fósiles típicos de piedra caliza de Redwall . En la mayoría de las secciones, el conglomerado asciende hacia lechos de arenisca o limolita de cuarzo de color amarillo a marrón rojizo oscuro o púrpura o, en algunas secciones, lutita oscura rica en materia orgánica . Los lechos de arenisca suelen tener estratos planos, pero algunos exhiben estratos cruzados o laminación ondulada . [2] [3] En el área suroeste del Gran Cañón, las lutitas carbonáceas oscuras contienen lechos de carbón locales de 1 m (3,3 pies) de espesor. [9] En el este del Gran Cañón, la Formación Surprise Canyon consiste enteramente en lechos de lutitas de color marrón rojizo a púrpura que contienen lentes de conglomerado de guijarros de pedernal subordinados. [3]
Superpuesta a la unidad de conglomerado basal y arenisca en el Gran Cañón occidental y central hay una unidad de piedra caliza media predominantemente de piedra caliza fosilífera de grano grueso que típicamente se compone de conchas enteras o fragmentadas. La unidad de piedra caliza media también contiene lechos de arenisca de cuarzo de hasta 4 cm (1,6 pulgadas) de espesor que se alternan con lechos de piedra caliza fosilífera de hasta 10 cm (3,9 pulgadas) de espesor. La base de esta unidad comúnmente trunca lechos de arenisca o limolita del conglomerado basal subyacente y la unidad de arenisca. La unidad de piedra caliza media normalmente forma acantilados o repisas resistentes y resiste el color marrón amarillento, oxidado o gris púrpura. Los lechos de piedra caliza y arenisca comúnmente exhiben estratos cruzados de vaguadas de pequeña escala que exhiben direcciones de corriente bimodales. [2] [3]
En el Gran Cañón occidental y central, lechos de limolita o arenisca calcárea de color marrón rojizo oscuro a púrpura, laminada ondulada a plana, de la unidad superior de limolita típicamente se superponen a la unidad de piedra caliza media. Estos lechos forman pendientes débiles o salientes que retroceden y comúnmente exhiben ondulaciones linguoideas . Dentro de esta unidad en el oeste del Gran Cañón comúnmente se encuentran lechos de algas u piedra caliza ostracodal que forman repisas resistentes. En al menos tres localidades, cerca de la parte superior de la unidad se encuentran estromatolitos de algas ( oncolitos ) casi esféricos. [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 del Mississippi tardío. Este contacto suele quedar oscurecido por escombros de piedra caliza caídos desde arriba o por coluviones erosionados . 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 y extendido, pero localmente discontinuo, que contiene guijarros de pedernal; o (2) limolitas y lutitas calcáreas de color rojo violáceo que se clasifican hacia arriba hasta convertirse en lechos de piedra caliza gris resistente que contienen nódulos de pedernal 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 en forma de V erosionados o paleokarst y cavernas corroídas en la parte superior de la piedra caliza Redwall. A lo largo del eje del paleovalle principal, las capas basales del relleno del valle se depositan en todas partes en el miembro Mooney Falls de la piedra caliza Redwall, ya que los paleovalles han atravesado por completo el miembro Horseshoe Mesa hasta el miembro Mooney Falls. Los estratos superiores de la Formación Surprise Canyon descansan sobre la Mesa Horseshoe. Los miembros de Redwall están más ampliamente distribuidos. En los afloramientos, se extienden hasta 0,5 km (0,31 millas) a cada lado del eje principal del valle. En otros afloramientos, el contacto inferior consta de 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 paleozoicas más ricas y diversas expuestas en el Gran Cañón. [3]
El conglomerado basal y la unidad de arenisca de la Formación Surprise Canyon han producido una cantidad modesta de plantas fósiles diferentes. Estos fósiles se han encontrado principalmente en lechos de arenisca, limolita o esquisto 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 semilleros . Por ejemplo, entre Burnt Springs Canyon (milla 259,5) [8] en el Gran Cañón occidental y Cove Canyon en el Gran Cañón central, 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 del conglomerado basal y la unidad de arenisca. [1] Finalmente, los lechos de arenisca de la unidad basal también contienen rastros de fósiles en forma de madrigueras verticales simples y raros Conostichus sp. Estos rastros fósiles han sido asignados a las icnofacies de Skolithos . [10]
La unidad de piedra caliza media de la Formación Surprise Canyon contiene una fauna abundante y diversa de invertebrados marinos . Sus calizas de grano grueso han dado lugar a 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 conservadas y comúnmente se asocian con briozoos, corales y equinodermos. [3] Los microfósiles son moderadamente abundantes en la unidad de piedra caliza media y algunos también se encuentran en los lechos de piedra 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 las unidades de piedra 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 rastros de fósiles típicos de las icnofacies marinas poco profundas de Cruziana en los lechos de piedra caliza de la unidad de piedra caliza media. [10]
La edad del Cañón Sorpresa se establece como Serpujoviense (Missisipiano tardío). Las determinaciones iniciales de las relaciones de edad de la piedra caliza Redwall subyacente, la formación Surprise Canyon y las subdivisiones del grupo Supai suprayacente se basaron en foraminíferos calcáreos y corales. Posteriormente, los estudios de los braquípodos de la Formación Watahomigi estrecharon aún más el posible rango de edad de la Formación Surprise Canyon. Finalmente, los estudios de conodontes determinaron que la Formación Surprise Canyon tiene edad Serpukhoviana (Missisipiano tardío) y que el límite entre Mississippian y Pensilvania ocurre en la parte inferior de la Formación Watahomigi, 17 m (56 pies) por encima del contacto entre la Formación Surprise Canyon y la Formación Watahomigi. . Esta conclusión está respaldada por las interpretaciones actuales de 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]
Se interpreta que la Formación Surprise Canyon representa la acumulación de sedimentos fluviales y estuarinos en paleovalles y de regolito en cavernas y sumideros erosionados en la superficie expuesta de la piedra caliza Redwall durante el Misisipio tardío. A medida que el nivel relativo del mar disminuyó, la retirada del mar hacia el oeste, una regresión marina , expuso subaéricamente el fondo marino en el que se había acumulado la piedra caliza Redwall. Esto dejó el antiguo fondo marino y la superficie superior de Redwall Limestone subaéricamente expuesta como una llanura tropical sumidero drenada por ríos de bajo gradiente con dirección oeste. Los canales de estos ríos y sus afluentes erosionaron los principales valles de drenaje que cortan la llanura del sumidero a una profundidad de 122 m (400 pies), 2/3 del espesor de la piedra caliza Redwall. La correspondiente caída en el nivel freático permitió que la profundidad de la karstificación excediera la de los paleovalles cercanos. Se interpreta que el conglomerado basal y la unidad de arenisca en el Gran Cañón occidental y central representan sedimentos depositados por estos ríos durante este tiempo. Cuando el nivel relativo del mar volvió a subir y transgredió hacia el este, los paleovalles se inundaron gradualmente a medida que los ríos y sus llanuras aluviales se sumergieron hasta crear estuarios. En estos estuarios, los depósitos estuarinos y marinos se acumularon para formar las unidades marinas de caliza media y limolita superior. El nivel relativo del mar aumentó 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 se cubriera la superficie de Redwall Limestone fuera y por encima de los paleovalles. 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]
