La geología del área del Gran Cañón incluye una de las secuencias de rocas más completas y estudiadas de la Tierra. Las casi 40 principales capas de rocas sedimentarias expuestas en el Gran Cañón y en el área del Parque Nacional del Gran Cañón tienen una antigüedad que oscila entre 200 millones y casi 2 mil millones de años. La mayoría se depositaron en mares cálidos y poco profundos y cerca de costas marinas 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 disconformidades 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 construcción de montañas que es en gran parte responsable de la creación de las Montañas Rocosas al este. En total, la meseta de Colorado se elevó aproximadamente 2 millas (3,2 km). 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 . Un sistema de drenaje que fluía a través de lo que hoy es el este del Gran Cañón desembocaba en la provincia ahora más baja de Basin and Range. La apertura del Golfo de California hace unos 6 millones de años permitió que un gran río se abriera camino 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 la excavación del Gran Cañón, que era casi tan profundo como ahora, hace 1,2 millones de años. La actividad volcánica depositó lava sobre el área hace entre 1,8 millones y 500.000 años. Al menos 13 presas de lava bloquearon el río Colorado, formando lagos que tenían hasta 2,000 pies (610 m) de profundidad. El final de la última edad de hielo y la subsiguiente actividad humana ha reducido en gran medida la capacidad del río Colorado para excavar el cañón. Las presas, 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 eventos erosivos devastadores masivos todavía afectan a la región.
Deposición de sedimentos
Rocas del sótano de Vishnu
Aproximadamente hace 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 chocaron con el continente proto-norteamericano . [2] Este proceso de tectónica de placas comprimió e injertó los sedimentos marinos en la cuenca en el continente y los sacó del mar. Más tarde, estas rocas fueron enterradas a 12 millas (19 km) bajo la superficie y cocidas a presión para convertirlas en rocas metamórficas . [3] La suite metamórfica de la garganta de granito resultante , 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 1,75 mil millones a 1,73 mil 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 alrededor de 1.700 millones de años, las gotas de magma se elevaron desde la zona de subducción e invadieron la Suite Metamórfica de Granite Gorge. [5] Estos plutones se enfriaron lentamente para formar el granito de Zoroastro; parte del cual luego se metamorfoseó en gneis . Esta unidad de roca se puede ver como bandas de color claro en el Vishnu Schist 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 de metamorfismo de Vishnu y una tercera hace alrededor de 1.400 millones de años. [6] La tercera fase estuvo acompañada de fallas a gran escala , particularmente a lo largo de las fallas norte-sur, lo que provocó una ruptura parcial del continente. [3] La colisión expandió el continente desde la frontera entre Wyoming y Colorado hasta México y casi duplicó el grosor de la corteza en la región del Gran Cañón. [5] Parte de este engrosamiento creó las montañas ancestrales Mazatzal de 5 a 6 millas (8 a 10 km) de altura . [7]
La erosión posterior que duró 300 millones de años despojó gran parte de los sedimentos expuestos y 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 gran brecha en el registro geológico, que también se ve en otras partes del mundo, la Gran Disconformidad . [8] Es posible que se hayan agregado otros sedimentos pero, si alguna vez existieron, fueron completamente removidos por la erosión. Tales lagunas en el registro geológico son llamadas discordancias por los geólogos. La Gran Disconformidad es uno de los mejores ejemplos de una disconformidad expuesta , que es un tipo de disconformidad que tiene unidades rocosas asentadas sobre rocas ígneas o metamórficas . [9]
Supergrupo del Gran Cañón
A finales del Precámbrico, la extensión de una gran placa tectónica o placas más pequeñas alejándose de Laurentia adelgazó su corteza continental , formando grandes cuencas de ruptura que finalmente no dividirían 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 resultante del Gran Cañón de unidades sedimentarias está compuesto por nueve formaciones geológicas variadas que se establecieron hace 1.200 millones y 740 millones de años en este mar. [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 mareas, marinos cercanos a la costa y marinos en alta mar. La primera formación que se estableció en el Grupo Unkar fue la Formación Bass . Las gravas fluviales se acumularon inicialmente en los valles fluviales poco profundos. Posteriormente 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 pizarra . Posteriormente, la diagénesis transformó la mayor parte de la piedra caliza en dolomita . Tiene un grosor de 120 a 340 pies (37 a 100 m) y es de color grisáceo. [9] Con un 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 hecho de capas delgadas de marginal-de origen marino mudstones , areniscas y esquisto que, juntos, son 445 a 985 pies (136 hasta 300 m) de espesor. [13] Esta formación indica una regresión (retroceso) de corta duración de la orilla del mar en el área que dejó marismas. [9] Hoy es de un rojo anaranjado muy brillante y le da su 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 ser 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 lutitas intercalados y lutitas que se depositaron en ambientes fluviales y de marea. [14] Las marcas de ondulación y otras características indican que estaba cerca de la costa. Los afloramientos de esta formación de rojo a naranja se pueden ver en las partes orientales del cañón. En esta capa se encuentran fósiles de estromatolitos y algas. Con 1070 ± 70 millones de años, Cardenas Basalt es la formación más joven del Grupo Unkar. [15] Está formado por capas de rocas basálticas de color marrón oscuro que fluían 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. [16] 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 solo está expuesto en la parte este del cañón. Una brecha en el registro geológico, una discordancia, sigue al Nankoweap.
Todas las formaciones del Grupo Chuar se depositaron en ambientes marinos costeros y poco profundos hace unos 1000 a 700 millones de años. [17] La Formación Galeros es una formación principalmente verdosa compuesta de areniscas, calizas y lutitas intercaladas. Los estromatolitos fosilizados se encuentran en los Galeros. [18] La Formación Kwagunt consiste en pizarra negra y lutita de rojo a púrpura con algo de piedra caliza. [19] También se encuentran bolsas aisladas de arenisca rojiza alrededor de Carbon Butte. Los estromatolitos se encuentran en esta capa. [20] La Formación Sixtymile está hecha de arenisca de color tostado con algunas pequeñas secciones de pizarra.
Hace unos 800 millones de años, el supergrupo se inclinó 15 ° y el bloque sufrió una falla en la orogenia del Gran Cañón. [21] [22] Algunas de las unidades de bloque se movieron hacia abajo y otras subieron mientras el movimiento de fallas creaba cadenas montañosas de bloques de fallas con tendencia norte-sur . [9] Se produjeron unos 100 millones de años de erosión que arrasaron 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, se eliminaron por completo los 12.000 pies (3.700 m) del supergrupo, exponiendo las rocas del sótano debajo. [5] Todas las rocas que se depositaron en la parte superior del Supergrupo del Gran Cañón en el Precámbrico se eliminaron por completo. Esto creó una discordancia importante que representa 460 millones de años de historia geológica perdida en el área. [23]
Grupo Tonto
Durante la era Paleozoica , la parte occidental de lo que se convertiría en América del Norte estaba cerca del ecuador y en un margen pasivo . [23] La explosión de vida del Cámbrico tuvo lugar durante unos 15 millones de años en esta parte del mundo. [24] El clima era cálido y abundaban los invertebrados, como los trilobites . [25] Un océano comenzó a regresar al área del Gran Cañón desde el oeste hace unos 550 millones de años. [9] A medida que su costa se movía hacia el este, el océano comenzó a depositar simultáneamente las tres formaciones del Grupo Tonto .
Tapeats Sandstone tiene un promedio de 525 millones de años y está hecho 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 ondulación son comunes en los miembros superiores de esta capa de lecho fino de color marrón oscuro. También se han encontrado fósiles y huellas de trilobites y braquiópodos en Tapeats. Hoy en día es un formador de acantilados que tiene de 100 a 325 pies (30 a 100 m) de espesor. [26] Bright Angel Shale tiene un promedio de 515 millones de años y está hecho de lutita derivada de lutitas intercaladas con pequeñas secciones de arenisca y caliza lutita con algunos lechos delgados de dolomita . [10] Se depositó 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 marrón bronceado a gris. Es un formador de pendientes y tiene un espesor de 270 a 450 pies (82 a 137 m). [27] La glauconita es responsable de la coloración verde del Ángel Brillante. [28] La piedra caliza Muav tiene un 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 los precipitados de carbonato de calcio (ver 3c en la figura 1). [10] La parte occidental del cañón tiene una secuencia de Muav mucho más gruesa que la parte oriental. [29] El Muav es un formador de acantilados, de 136 a 827 pies (41 a 252 m) de espesor. [30]
Estas tres formaciones se establecieron durante un período de 30 millones de años desde el Cámbrico temprano al medio. [31] Los trilobites seguidos de braquiópodos son los fósiles más comúnmente reportados en este grupo, pero los fósiles bien conservados son relativamente raros. [30] Sabemos que la costa estaba transgrediendo (avanzando hacia la tierra) porque se depositó material de grado más fino sobre sedimentos de grano más grueso. [31] Hoy, el Grupo Tonto constituye la Plataforma Tonto vista arriba y siguiendo el Río Colorado; el Tapeats Sandstone y Muav Limestone forman los acantilados de la plataforma y el Bright Angel Shale forma sus pendientes. [31] A diferencia de las unidades del Proterozoico debajo de él, los lechos del Grupo Tonto se encuentran básicamente en su posición horizontal original. El Bright Angel Shale del grupo forma un acuicludo (barrera contra el agua subterránea que se filtra) y, por lo tanto, recolecta y dirige el agua a través de la caliza Muav suprayacente para alimentar los manantiales en el Inner Gorge.
Temple Butte, Redwall y Surprise Canyon
Los dos períodos siguientes 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 removidos por la erosión o si nunca fueron depositados en primer lugar. [31] De cualquier manera, esta ruptura en la historia geológica del área abarca unos 65 millones de años. Se formó un tipo de disconformidad llamada disconformidad . [32] Las disconformidades muestran características erosivas como valles, colinas y acantilados que luego son cubiertos por sedimentos más jóvenes.
Los geólogos saben que se esculpieron canales profundos en la parte superior de la piedra caliza Muav durante este tiempo. [31] [32] Los arroyos fueron la causa probable, pero la socavación marina puede ser la culpable. De cualquier manera, estas depresiones se llenaron con piedra caliza de agua dulce hace unos 385 millones de años en el Devónico medio en una formación que los geólogos llaman la 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 púrpura. [31] La Formación Temple Butte es un formador de acantilados en la parte occidental del parque donde es una 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 delgado cerca de Grand Canyon Village y más grueso en el oeste del Gran Cañón. [33] Una discordancia que representa entre 40 y 50 millones de años de historia geológica perdida marca la cima de esta formación. [34]
La siguiente formación en la columna geológica del Gran Cañón es la piedra caliza Redwall que forma un acantilado , que tiene un espesor de 400 a 800 pies (120 a 240 m) (ver 4b en la figura 1). [35] Redwall está compuesto de caliza y dolomita de capa gruesa, de color marrón oscuro a gris azulado con nódulos de sílex blanco mezclados. [31] Se colocó en un mar tropical poco profundo en retirada cerca del ecuador durante 40 millones de años de principios de al Mississippian medio . [36] En Redwall se han encontrado muchos crinoideos , braquiópodos , briozoos , corales cuernos , nautiloides y esponjas fosilizados , junto con otros organismos marinos como trilobites grandes y complejos. [31] A finales de la época del Misisipio, la región del Gran Cañón se levantó lentamente y el Redwall se erosionó en parte. Una topografía de Karst que consiste en cuevas, sumideros y canales de río subterráneo resultó pero más tarde se llenaron de más piedra caliza. [8] La superficie expuesta de Redwall obtiene su color característico del goteo del agua de lluvia del hierro rico en redbeds de la pizarra Supai y ermitaño que se encuentran arriba. [31]
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 el Redwall (ver 4c en la figura 1). Fue creado en Mississippian muy tardío y posiblemente en la época más temprana de Pennsylvania cuando la tierra disminuyó y los estuarios de las mareas llenaron los valles de los ríos con sedimentos. [31] Esta formación solo existe en lentes aislados que tienen de 50 a 400 pies (15 a 122 m) de espesor. [37] Surprise Canyon fue desconocido para la ciencia hasta 1973 y solo se puede llegar en helicóptero . [36] En esta formación se encuentran troncos fósiles, otro material vegetal y conchas marinas. [31] Una discordancia marca la parte superior de la Formación Surprise Canyon y en la mayoría de los lugares esta discordancia ha eliminado por completo el Surprise Canyon y ha dejado al descubierto el Redwall subyacente.
Grupo Supai
Una discordancia de 15 a 20 millones de años separa al Grupo Supai de la Formación Redwall previamente depositada. [36] El Grupo Supai se depositó a finales del Misisipio, a través del Pensilvánico y en el Pérmico Temprano , hace unos 320 millones a 270 millones de años. [38] Tanto los depósitos marinos como 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 . [38] Alrededor de este tiempo, las Montañas Rocosas Ancestrales se levantaron en Colorado y Nuevo México y los arroyos trajeron sedimentos erosionados de ellos al área del Gran Cañón. [39]
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 era probablemente un delta de río fangoso. Esta formación consiste en limolitas rojas y lutitas cubiertas por lechos de arenisca de color tostado que juntos alcanzan un espesor de 600 a 700 pies (alrededor de 200 m). [31] Las lutitas en las primeras formaciones del Pérmico de este grupo se oxidaron 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 encuentran cada vez más fósiles marinos. [40]
Las formaciones del Grupo Supai son de mayor a menor (una discordancia está presente en la parte superior de cada una): Watahomigi (ver 5a en la figura 1) es una piedra caliza gris que forma una pendiente con algunas bandas de sílex rojo, arenisca y limolita púrpura que es De 100 a 300 pies (30 a 90 m) de espesor. [41] Manakacha (ver 5b en la figura 1) es una arenisca roja pálida y lutita roja que forma acantilados y pendientes y tiene un espesor promedio de 300 pies (90 m) en el Gran Cañón. [42] Wescogame (ver 5c en la figura 1) es una piedra arenisca y limolita de color rojo pálido que forma salientes y pendientes y tiene un espesor de 100 a 200 pies (30 a 60 m). [43] Esplanade (ver 5d en la figura 1) es una arenisca y limolita de color rojo pálido que forma un saliente y un acantilado que tiene un espesor de 200 a 800 pies (60 a 200 m). [44] Una discordancia marca la cima del Grupo Supai.
Ermitaño, Coconino, Toroweap y Kaibab
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). [38] El óxido de hierro , lodo y limo alternados en capas delgadas 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 cono y helechos , así como huellas de animales vertebrados. [32] Es un formador de taludes de lutitas y lutitas de color rojo intenso y suave que tiene aproximadamente de 100 a 900 pies (30 a 274 m) de espesor. [45] El desarrollo de laderas socavará periódicamente las formaciones de arriba y bloques de esa roca del tamaño de un automóvil a 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 de cuarzo invadieron un desierto en crecimiento (ver 6b en la figura 1). [10] Un poco de Coconino llena profundas grietas de barro en el Hermit Shale subyacente [38] y el desierto que creó el Coconino duró de 5 a 10 millones de años. [46] 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. [47] Los patrones de estratificación cruzada de los granos de cuarzo escarchado, de grano fino, bien clasificados y redondeados que se ven en sus acantilados son compatibles, pero no corroboran de manera concluyente, un ambiente eólico. [48] [32] [49] También están fosilizadas huellas de criaturas parecidas a lagartos y lo que parecen huellas de milpiés y escorpiones . [50] 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). [40] Consiste en piedra arenisca roja y amarilla y piedra caliza gris pálida intercaladas con yeso . [40] La formación se depositó en un mar cálido y poco profundo cuando la línea costera transgredió (invadió) y retrocedió (retrocedió) sobre la tierra. [40] La edad media de la roca es de unos 273 millones de años. [10] En los tiempos modernos es un formador de repisas y pendientes que contiene fósiles de braquiópodos, corales y moluscos junto con otros animales y varias plantas terrestres. [40] El Toroweap se divide en los siguientes tres miembros: [51] Seligman es una arenisca y limolita amarillentas a rojizas que forman pendientes. Brady Canyon es una piedra caliza gris que forma un acantilado con algo de pedernal . Wood Ranch es una limolita y arenisca dolomítica de color rojo pálido y gris que forma laderas . 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 con pendiente que tienen de 300 a 400 pies (90 a 100 m) de espesor [52] y fue depositado en el último tiempo 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 que se asienta sobre una capa de piedra arenisca. [53] Esta es la roca de color crema a blanco grisáceo en la que los visitantes del parque se paran mientras ven 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.
Deposición mesozoica
El levantamiento marcó el comienzo del Mesozoico y los arroyos comenzaron a incidir en 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 1,000 pies (300 m) de espesor . [54] La formación está hecha de arenisca y pizarra con capas de yeso en el medio. [55] Los afloramientos de Moenkopi se encuentran a lo largo del río Colorado en Marble Canyon , en Cedar Mountain (una mesa cerca de la frontera sureste del parque) y en Red Butte (ubicada al sur de Grand Canyon Village ). [54] Los restos del conglomerado Shinarump , en sí mismo un 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. [54]
En la región del Mesozoico y Cenozoico se depositaron formaciones con un total de más de 4.000 a 5.000 pies (1.200 a 1.500 m) de espesor, pero se eliminaron casi por completo de la secuencia del Gran Cañón por la erosión posterior. [56] La geología del área de los cañones de Zion y Kolob y la geología del área de Bryce Canyon registra algunas de estas formaciones. Todas estas unidades de roca juntas forman una súper secuencia de rocas conocida como la Gran Escalera .
Elevación regional cenozoica y erosión del cañón
Elevación y extensión cercana
La orogenia Laramide afectó a todo el oeste de América del Norte al ayudar a construir la cordillera americana . El Kaibab levantamiento , monumento Upwarp , las montañas Uinta , inflamación de San Rafael , y las Montañas Rocosas fueron levantadas, al menos en parte, por la orogenia Laramide. [57] Este importante evento de formación de montañas comenzó cerca del final del Mesozoico, hace alrededor de 75 millones de años, [54] y continuó en el período Eoceno del Cenozoico. [57] Fue causado por subducción frente a la costa occidental de América del Norte. Este levantamiento reactivó las principales fallas que se orientan de norte a sur y cruzan el área del cañón. [50] Muchas de estas fallas son precámbricas y todavía están activas en la actualidad. [58] Los arroyos que drenan las Montañas Rocosas a principios del Mioceno terminaron en cuencas sin salida al mar en Utah, Arizona y Nevada, pero no hay evidencia de un río importante . [59]
Hace alrededor de 18 millones de años, las fuerzas tensionales comenzaron a disminuir y dejar caer la región hacia el oeste, creando la provincia de Cuenca y Cordillera . [59] Las cuencas ( grabens ) descendieron y las cadenas montañosas ( horsts ) se levantaron entre las viejas y nuevas fallas con tendencia norte-sur. Sin embargo, por razones poco conocidas, los lechos de las mesetas de Colorado permanecieron en su mayor parte horizontales a través de ambos eventos, incluso cuando se elevaron aproximadamente 2 millas (3,2 km) en dos pulsos. [60] [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. [40]
El levantamiento de la orogenia Laramide y la creación de la provincia de Cuenca y Cordillera trabajaron juntos para aumentar 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 de Cuenca y Cordillera que se ensancha. [59]
Según un estudio de 2012, existe evidencia de que el oeste del Gran Cañón podría tener 70 millones de años. [61]
Río Colorado: origen y desarrollo
Rifting comenzó a crear el Golfo de California muy al sur hace 6 a 10 millones de años. [59] Aproximadamente al mismo tiempo, es posible que el borde occidental de la meseta de Colorado se haya hundido ligeramente. [59] Ambos eventos cambiaron la dirección de muchos arroyos 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 ascendente hacia el norte y el este consolidó estos arroyos en un río principal y canales tributarios asociados. [62] 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. [59]
Al mismo tiempo, los arroyos fluían desde las tierras altas en el centro de Arizona al norte y a través de lo que hoy es el Gran Cañón occidental, posiblemente alimentando un río más grande. [63] 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 una presa natural rota de un lago o río. [63] Cualquiera que sea la causa, el Bajo Colorado probablemente capturó el Alto Colorado sin salida al mar en algún lugar al oeste de Kaibab Uplift. [62] El área de drenaje mucho más grande y el gradiente de la corriente aún más pronunciado ayudaron a acelerar aún más la tala descendente.
Las edades de hielo durante el Pleistoceno trajeron un clima pluvial más frío y húmedo a la región a partir de hace 2 a 3 millones de años. [64] La precipitación agregada aumentó la escorrentía y la capacidad erosiva de los arroyos (especialmente del agua de deshielo primaveral 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. [sesenta y cinco]
El Gran Cañón resultante del río Colorado se inclina aproximadamente de este a oeste durante 278 millas (447 km) entre el lago Powell y el lago Mead . [66] A esa distancia, el río Colorado cae 2,000 pies (610 m) y ha excavado un estimado de 1,000 millas cúbicas (4,200 km 3 ) de sedimento para formar el cañón. [67] Esta parte del río divide en dos la elevación de Kaibab de 9.000 pies (2.700 m) de altura [68] y pasa por siete mesetas (las mesetas de Kaibab , Kanab y Shivwits limitan la parte norte del cañón y Coconino limita el sur parte). [66] Cada una de estas mesetas está delimitada por fallas de tendencia norte-sur y monoclinas creadas o reactivados durante la orogenia Laramide. Desde entonces, los arroyos que desembocan en el río Colorado han explotado estas fallas para excavar sus propios cañones tributarios, como Bright Angel Canyon. [nota 4]
Actividad volcánica en el cañón occidental
La actividad volcánica comenzó en el campo volcánico de Uinkaret (en el oeste del Gran Cañón) hace unos 3 millones de años. [69] Más de 150 flujos de lava basáltica [70] represaron el río Colorado al menos 13 veces desde hace 725.000 a 100.000 años. [71] Las presas se formaban típicamente en semanas, tenían 12 a 86 millas (19 a 138 km) de largo, 150 a 2,000 pies (46 a 610 m) de alto (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 ). [72]
Se ha debatido la longevidad de las presas y su capacidad para retener el agua del río Colorado en grandes lagos. En una hipótesis, el agua del río Colorado se acumulaba detrás de las presas en grandes lagos que se extendían hasta Moab, Utah . [73] Las presas fueron desmanteladas en poco tiempo; los que tenían de 150 a 400 pies (46 a 122 m) de altura fueron superados por sus lagos en 2 a 17 días. [74] Al mismo tiempo, los sedimentos llenaron los lagos detrás de las presas. El sedimento llenaría un lago detrás de una presa de 150 pies (46 m) de altura en 10.33 meses, llenó un lago detrás de una presa de 1,150 pies (350 m) de altura en 345 años y llenó el lago detrás de la presa más alta en 3000 años. [74] Cascadas de agua fluían sobre una presa mientras que 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. [75] Sin embargo, otros han propuesto que las presas de lava eran mucho más efímeras y fallaron catastróficamente antes de desbordarse. [76] 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 fluviales permeables y aluviones .
Desde la desaparición de estas presas, el río Colorado ha excavado un máximo de unos 49 m (160 pies) en las rocas de la meseta de Colorado [71].
Geología e impacto humano en curso
El final de las edades de hielo 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 de hoy. Con menos agua para cortar, la capacidad erosiva del Colorado se redujo considerablemente. Los procesos de desgaste masivo comenzaron a volverse relativamente más importantes de lo que eran antes. Se produjeron acantilados más escarpados y se ensanchó aún más el Gran Cañón y su sistema de cañones tributarios. Un promedio de dos flujos de escombros por año llegan al río Colorado desde los cañones tributarios para formar o expandir rápidos. [77] Este tipo de pérdida de masa es la principal forma 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. [77]
En 1963 , la presa Glen Canyon y otras presas aguas arriba comenzaron a regular el flujo del río Colorado a través del Gran Cañón. Los flujos anteriores a la represa, pero aún históricos, del Colorado a través del Gran Cañón variaron de 700 a 100,000 pies cúbicos (20 a 2,832 m 3 ) por segundo con al menos una inundación de fines del siglo XIX de 300,000 pies cúbicos (8,500 m 3 ) por segundo. [67] La descarga de la presa Glen Canyon excede los 48,200 pies cúbicos (1,360 m 3 ) por segundo solo cuando hay peligro de rebasar la presa o cuando el nivel del lago Powell necesita ser reducido. [78] Una medida de conservación provisional desde 1991 ha mantenido los caudales 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 caudal. [79]
El control del flujo del río mediante el uso de presas ha disminuido la capacidad del río para limpiar las rocas al reducir sustancialmente la cantidad de sedimento que transporta. [79] Las presas en el río Colorado también han cambiado el carácter del agua del río. Una vez que estuvo fangoso y cálido, el río ahora está claro y tiene una temperatura promedio de 46 ° F (8 ° C) durante todo el año. [79] En 1996 y 2004 se llevaron a cabo inundaciones experimentales que se acercan 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. [80]
El Gran Cañón se encuentra en el extremo sur del cinturón sísmico Intermountain West . [81] Al menos 35 terremotos mayores de 3,0 en la escala de Richter ocurrieron en la región del Gran Cañón en el siglo XX. [82] 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. [82] Las principales fallas de tendencia norte-sur que cruzan el cañón son (de oeste a este), Grand Wash, Hurricane y Toroweap. [83] Los principales sistemas de fracturas de tendencia noreste de fallas normales que cruzan el cañón incluyen West Kaibab y Bright Angel, mientras que los sistemas de tendencia noroeste incluyen Grandview-Phantom. [84] La mayoría de los terremotos en la región ocurren en una estrecha banda de tendencia noroeste entre los sistemas de fractura de Mesa Butte y West Kaibab. [85] Estos eventos son probablemente el resultado de un estiramiento de la corteza que migra hacia el este y que eventualmente puede pasar por el área del Gran Cañón. [85]
Sendero del Tiempo y Museo de Geología Yavapai
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 caminado por el sendero representa un millón de años de historia geológica del Gran Cañón. Los marcadores de bronce en el camino marcan su ubicación en el tiempo. El sendero comienza en el Museo de Geología de Yavapai hace 2 mil millones de años y termina en el Centro de visitantes de Verkamp. En el camino hay muestras de las rocas del Cañón, tal como las encontraría yendo desde el río hasta el borde, y exhibiciones que explican la historia geológica del Cañón. El camino se abrió a finales de 2010. [86]
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 al este de Market Plaza, cuenta con amplias vistas del cañón. Una librería ofrece una variedad de materiales sobre el área. [87]
Ver también
- Geología de la meseta de Colorado
- Gran escalera , para estratigrafía regional
Notas y cronología
- ^ Una formación geológica es una unidad de roca que tiene uno o más lechos de sedimentos y un miembro es una unidad menor en una formación. Los grupos son conjuntos de formaciones que están relacionadas de manera significativa, y un supergrupo es una secuencia de grupos relacionados verticalmente y formaciones solitarias.
- ↑ Una excepción es el ligero efecto que tienen los levantamientos, las deformaciones y los oleajes creados por fases anteriores de la orogenia Laramide. Por ejemplo, las formaciones expuestas en el borde sur son 800 pies (240 m) más bajas que las mismas formaciones en el borde norte porque el borde norte está más cerca de la parte más alta del levantamiento de Kaibab ( Foos 1999 , p. 1).
- ↑ El aumento de las precipitaciones también permitió que los bosques de hoja perenne, en los tiempos modernos limitados a una elevación de 7,000 pies (2,100 m), se extendieran hasta el cañón ( Price 1999 , p. 42).
- ^ La región del Gran Cañón se inclina suavemente hacia el sur, por lo que el agua del borde norte fluye hacia el cañón y el agua del borde sur tiende a fluir. Los cañones tributarios son, por lo tanto, más grandes al norte del Gran Cañón y más pequeños al sur. Grand Canyon Village en el borde sur se encuentra a 2 millas (3,2 km) del río Colorado y 4,460 pies (1,360 m) por encima de él, mientras que Bright Angel Point en el borde norte se encuentra a 7,75 millas (12,47 km) del río y está a 5,940 pies (1.810 m) por encima de él ( Chronic 2004 , p. 98)
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enlaces externos
- Servicio de Parques Nacionales de EE. UU. (Departamento del Interior) - Parque Nacional del Gran Cañón:
- Naturaleza y ciencia
- Formaciones geológicas
- The Grand Age of Rocks: The Numeric Ages for Rocks Exposed dentro del Gran Cañón
- Galería de fotos de la formación Bright Angel
- Cronología geológica del Gran Cañón en PBS.org
- Hipermedia interactiva : correlación de la geología del cañón con una fuga de Bach [Flash]