Үлкен Каньон аймағының геологиялық құрылысы

Кіріспе

Геологиялық аспекті

Үлкен Каньон аймағының геологиясы Жердегі ең толық және зерттелген тау жыныстарының біріне жатады. Үлкен Каньон мен Үлкен Каньон ұлттық паркі аумағындағы шамамен 40 негізгі шөгінді тау жынысының жасы 200 миллионнан 2 миллиард жылға дейін жетеді. Көбісі жылы, азақ теңіздерде және Солтүстік Американың батыс жағалауындағы ежелгі, қазір жоқ теңіз жағалауларында шөгінді. Теңіздік және құрлықтық шөгінділердің барлығы ұсынылған, соның ішінде жойылған шөлдің тастырған құм төбелері де бар. Үлкен Каньондағы геологиялық жазбада кем дегенде 14 сәйкессіздік белгілі. Аймақтың көтерілуі шамамен 75 миллион жыл бұрын Ларамид орогенезі кезінде басталды; бұл шығыстағы Роки тауларының пайда болуына жауапты болған тау құрылысының оқиғасы. Барлығы Колорадо үстірті шамамен 3 километрге көтерілді. Батыстағы жақын орналасқан Бассейн және Жота аймағы жер қыртысының созылуы нәтижесінде шамамен 18 миллион жыл бұрын қалыптаса бастады. Қазіргі Шығыс Үлкен Каньон арқылы ағып өткен су жүйесі қазіргі Бассейн және Жота аймағының төменгі бөлігіне құйды. Калифорния шығанағының ашылуы шамамен 6 миллион жыл бұрын үлкен өзеннің шығанақтан солтүстік-шығысқа қарай өзен арнасын жасауына мүмкіндік берді. Жаңа өзен бұрынғы су жүйесін басып алып, ата-баба Колорадо өзенін құрды, ол өз кезегінде Үлкен Каньонды қалыптастыруды бастады. 2 миллион жыл бұрын басталған мұз дәуірінен туған ылғалды климат Үлкен Каньонды қазуды күшейтті, ол 1,2 миллион жыл бұрын қазіргідей терең болды. 1,8 миллионнан 500 мың жыл бұрын аймақтағы вулкандық белсенділік лаваның шөгінуіне әкелді. Кем дегенде 13 лава тоғаны Колорадо өзенін тосып, 610 метрге дейін тереңдігі бар көлдерді құрды. Соңғы мұз дәуірінің аяқталуы және одан кейінгі адамның әрекеті Колорадо өзенінің каньонды қазу қабілетін едәуір төмендетті. Әсіресе бөгеттер шөгінділердің тасымалдану және жиналу үлгілерін бұзды. Глен-Каньон бөгетінен жоғары ағыстағы бақыланатын су тасқындарының қалпына келтіру әсері бар ма, жоқ па, соны анықтау үшін жүргізілді. Жер сілкіністері және эрозиялық құбылыстар әлі де аймаққа әсер етеді.

The geology of the Grand Canyon area includes one of the most complete and studied sequences of rock on Earth. The nearly 40 major sedimentary rock layers exposed in the Grand Canyon and in the Grand Canyon National Park area range in age from about 200 million to nearly 2 billion years old. Most were deposited in warm, shallow seas and near ancient, long gone sea shores in western North America. Both marine and terrestrial sediments are represented, including lithified sand dunes from an extinct desert. There are at least 14 known unconformities in the geologic record found in the Grand Canyon. Uplift of the region started about 75 million years ago during the Laramide orogeny; a mountain building event that is largely responsible for creating the Rocky Mountains to the east. In total, the Colorado Plateau was uplifted an estimated 2 mile (3 km). The adjacent Basin and Range Province to the west started to form about 18 million years ago as the result of crustal stretching. A drainage system that flowed through what is today the eastern Grand Canyon emptied into the now lower Basin and Range province. The opening of the Gulf of California around 6 million years ago enabled a large river to cut its way northeast from the gulf. The new river captured the older drainage to form the ancestral Colorado River, which in turn started to form the Grand Canyon. Wetter climates brought upon by ice ages starting 2 million years ago greatly increased excavation of the Grand Canyon, which was nearly as deep as it is now, 1.2 million years ago. Volcanic activity deposited lava over the area 1.8 million to 500,000 years ago. At least 13 lava dams blocked the Colorado River, forming lakes that were up to 2000 feet (610 m) deep. The end of the last ice age and subsequent human activity has greatly reduced the ability of the Colorado River to excavate the canyon. Dams in particular have upset patterns of sediment transport and deposition. Controlled floods from Glen Canyon Dam upstream have been conducted to see if they have a restorative effect. Earthquakes and mass wasting erosive events still affect the region.

Вишну жертөледегі тау жыныстары

Шамамен 2,5 және 1,8 миллиард жыл бұрын кембрийге дейінгі кезеңде құм, саз, балшық және күл теңіз алабында, орогендік белдеуге жақын жиналды. 1,8 – 1,6 миллиард жыл бұрын кем дегенде екі арал доғасы Солтүстік Америка континентімен соқтығысты. Бұл тектоникалық процесте бассейндегі теңіз шөгінділері қысылып, материкке біріктіріліп, теңізден көтерілді. Кейіннен бұл тау жыныстары 19 шақырым тереңдікке көміліп, жоғары қысымда метаморфтық тау жынысына айналды. Вишну негіздік жыныстарының бөлігі болып табылатын Гранит ойысының метаморфтық жиынтығы 1,75 – 1,73 миллиард жыл бұрын пайда болған метаседименттік Вишну шистасынан және метавулканикалық Брахма мен Рама шисталарынан тұрады. Бұл каньонның ішкі бөлігіндегі, әр түрлі әсерлерге төтеп беретін тау жынысы. 1,7 миллиард жыл бұрын волкандық аралдар материкпен соқтығысқанда, субдукция аймағынан магманың бөліктері көтеріліп, Гранит ойысының метаморфтық жиынтығына енді. Бұл плутондар баяу суып, Зороастр гранитін құрады, оның бір бөлігі кейін гнейске айналды. Бұл тау жынысы бірлігін қараңғы гранаттармен араласқан Вишну шистасында ашық түсті жолақтар түрінде көруге болады (1-суреттегі 1b-ны қараңыз). Граниттің енуі үш кезеңде болды: екеуі Вишну метаморфизмінің бастапқы кезеңінде, ал үшіншісі шамамен 1,4 миллиард жыл бұрын. Үшінші кезеңге ірі масштабты жарылыстар, әсіресе солтүстік-оңтүстік бағыттағы жарылыстар сүйемелдеді, нәтижесінде континенттің ішінара жарылуына әкелді. 300 миллион жылға созылған эрозия тауларды және шөгінділердің көп бөлігін жойды. Бұл биік тауларды ондаған, жүздеген метрлік төбелерге дейін азайтты. Супертоптың ең көне бөлігі – Ункар тобы. Ол әртүрлі өзендік, дельталық, тасқындық, жағалау маңындағы және теңіздік орталарда жиналды. Ункар тобындағы алғашқы қабат – Басс формациясы. Өзендік шағылдар бастапқыда жазық өзен аңғарларында жиналды. Кейіннен олар Басс формациясының Хотаута мүшесі деп аталатын базальды конгломератқа литификацияланды. Басс формациясы әк, құмтас және шифердің қоспасы ретінде жағалауға жақын теңізде шөгінді. Диагенез кейіннен әктің көп бөлігін доломиттерге айналдырды. Ол қалың және сұрғылт түсті. Орташа жасы 1250 миллион жыл, бұл Гранд-Каньондағы ең көне қабат, онда стромтолиттер сияқты қазбалар бар. Бұл формация аймақтағы теңіз жағалауының қысқа мерзімді регрессиясын (шегінуін) көрсетеді, нәтижесінде лайлы жазықтықтар пайда болды. Толқындардың іздері және басқа да белгілер оның жағалауға жақын екенін көрсетеді. Бұл қызылдан қызғылт сарыға дейін түсетін формацияның шығыс бөлігінде көрінеді. Бұл қабатта строматолиттер мен балдырлардың қазбалары табылды. 1070 ± 70 миллион жылдық Карденас базальты – Ункар тобындағы ең жас формация. Ол лава ретінде ағып шыққан қара қоңыр базальт тау жыныстарының қабаттарынан тұрады, қалыңдығы 305 метрге жетеді. Бұл тау жынысы ірі ұсақ құмтастан тұрады және Карденас базальтының эрозияға ұшыраған бетіне, жақын теңізде шөгінді. Галерос формациясы негізінен жасыл түсті, құмтас, әк және шифердің аралас қабаттарынан тұрады. Галероста қазбаланған строматолиттер табылды. Квагунд формациясы қара шиферден және қызылдан қызғылт түсті саз тастан тұрады, сонымен қатар кейбір әк тас та бар. Карбон-Бутт маңында қызыл құмтастың оқшауланған бөліктері де кездеседі. Бұл қабатта строматолиттер табылды. Шамамен 800 миллион жыл бұрын супертоп 15°-қа еңкейіп, Гранд-Каньон орогенезінде бұзылыстарға ұшырады. Блоктық бөліктердің кейбіреулері төмен, ал кейбіреулері жоғары жылжыды, ал жарылыс қозғалысы солтүстік-оңтүстік бағыттағы тау жоталарын құрады.

At about 2.5 and 1.8 billion years ago in Precambrian time, sand, mud, silt, and ash were laid down in a marine basin adjacent to an orogenic belt. From 1.8 to 1.6 billion years ago at least two island arcs collided with the proto North American continent. This process of plate tectonics compressed and grafted the marine sediments in the basin onto the mainland and uplifted them out of the sea. Later, these rocks were buried 12 mile (19 km) under the surface and pressure cooked into metamorphic rock. The resulting Granite Gorge Metamorphic Suite, which is part of the Vishnu Basement Rocks, consists of the metasedimentary Vishnu Schist and the metavolcanic Brahma and Rama Schists that were formed 1.75 billion to 1.73 billion years ago. This is the resistant rock now exposed at the bottom of the canyon in the Inner Gorge. As the volcanic islands collided with the mainland around 1.7 billion years ago, blobs of magma rose from the subduction zone and intruded the Granite Gorge Metamorphic Suite. These plutons slowly cooled to form the Zoroaster Granite; part of which would later be metamorphosed into gneiss. This rock unit can be seen as light colored bands in the darker garnet studded Vishnu Schist (see 1b in figure 1). The intrusion of the granite occurred in three phases: two during the initial Vishnu metamorphism period, and a third around 1.4 billion years ago. The third phase was accompanied by large scale faulting, particularly along north–south faults, leading to a partial rifting of the continent. Subsequent erosion lasting 300 million years stripped much of the exposed sediments and the mountains away. This reduced the very high mountains to small hills a few tens to hundreds of feet (tens of meters) high. The oldest section of the supergroup is the Unkar Group. It accumulated in a variety of fluvial, deltaic, tidal, nearshore marine, and offshore marine environments. The first formation to be laid down in the Unkar Group was the Bass Formation. Fluvial gravels initially accumulated in shallow river valleys. They later lithified into a basal conglomerate that is known as the Hotauta Member of the Bass Formation. The Bass Formation was deposited in a shallow sea near the coast as a mix of limestone, sandstone, and shale. Diagenesis later altered the bulk of the limestone into dolomite. It is thick and grayish in color. Averaging 1250 million years old, this is the oldest layer exposed in the Grand Canyon that contains fossils—stromatolites. This formation indicates a short lived regression (retreat) of the seashore in the area that left mud flats. Ripple marks and other features indicate it was close to the shore. Outcrops of this red to orange formation can be seen in the eastern parts of the canyon. Fossils of stromatolites and algae are found in this layer. At 1070 ± 70 million years old, the Cardenas Basalt is the youngest formation in the Unkar Group. It is made of layers of dark brown basaltic rocks that flowed as lava up to 1000 feet (305 m) thick. This rock unit is made of coarse grained sandstone, and was deposited in a shallow sea on top of the eroded surface of the Cardenas Basalt. The Galeros Formation is a mainly greenish formation composed of interbedded sandstone, limestone, and shale. Fossilized stromatolites are found in the Galeros. The Kwagunt Formation consists of black shale and red to purple mudstone with some limestone. Isolated pockets of reddish sandstone are also found around Carbon Butte. Stromatolites are found in this layer. About 800 million years ago the supergroup was tilted 15° and block faulted in the Grand Canyon Orogeny. Some of the block units moved down and others moved up while fault movement created north–south trending fault block mountain ranges.

Тонто тобы

Палеозой дәуірінде Солтүстік Американың батыс бөлігі экваторға жақын және пассивті шетінде орналасқан. Климат жылы болған, ал трилобиттер сияқты омыртқасыз жануарлар көптеп кездесетін. Шамамен 550 миллион жыл бұрын мұхит батыстан Гранд-Каньон аймағына қайта орала бастады. Тапеатс құмтасының орташа жасы 525 миллион жылды құрайды және ол ежелгі жағалауға шөгіндірілген орташа және ірі ұсақталған құм мен конгломераттан тұрады (1-суреттегі 3а-ны қараңыз). Бұл қара қоңыр түсті жұқа қабаттың жоғарғы бөліктерінде толқындар жиі кездеседі. Тапеатста трилобиттер мен брахиоподтардың қазбалары және іздері де табылды. Бүгінде ол қалың қабырғалы жар құрайды. Bright Angel Shale-дің орташа жасы 515 миллион жылды құрайды және ол кішкене қиыршық тас және шала әктас бөліктерімен, сондай-ақ бірнеше жұқа доломит қабаттарымен араласқан балшық тастан жасалған. Глауконит Bright Angel-дің жасыл түсіне жауап береді. Муав әктасының орташа жасы 505 миллион жылды құрайды және ол кальций карбонатының шөгінділерінен теңізден алыс орналасқан сұр, жұқа қабатты әктастан тұрады (1-суреттегі 3c-ны қараңыз). Муав – қалың қабырғалы жар. Бұл үш формация кембрийдің ерте және орта кезеңдерінде 30 миллион жыл бойы қалыптасқан. Бұл топтағы ең көп таралған қазбалар – трилобиттер, одан кейін брахиоподтар, бірақ жақсы сақталған қазбалар салыстырмалы түрде сирек кездеседі. Бұл формацияның үстінде 40-50 миллион жылдық геологиялық тарихтың жоғалуын көрсететін үзіліс бар. Гранд-Каньонның геологиялық бағанасындағы келесі формация – қалың Редволл әктасы, ол жар құрайды (1-суреттегі 4b-ны қараңыз). Редволл қалың қабатталған, қара қоңырдан көкшіл сұрға дейінгі әктас және доломиттен тұрады, арасында ақ шерт түйіндері араласқан. Редволлде көптеген окаменелі криноидтар, брахиоподтар, бриозоандар, мүйізді маржандар, наутилоидтар және губкалар, сондай-ақ үлкен және күрделі трилобиттер сияқты теңіз организмдерінің қазбалары табылды. Суприз каньоны 1973 жылға дейін ғылымға белгісіз болған және оған тек тікұшақпен ғана жетуге болады. Техас шығанағының бүгінгі жағалауына ұқсас кең жағалаулық жазықта теңіз және теңізден тыс балшық, лай, құм және әктасты шөгінділер шөгінді. Супай тобының құрамындағы каньонның батыс бөлігіндегі әктас жылы, терең емес теңізге нұсқайды, ал шығыс бөлігі ылайлы өзен дельтасы болған. Бұл формация қызыл балшық тастар мен шиферден тұрады, олардың үстінде 600-ден 700 футқа дейін (шамамен 200 м) жететін қоңыр түсті құмтас қабаттары жатыр. Супай тобының формациялары ең ескіден ең жасқа дейін (әрқайсысының үстінде үзіліс бар): Ватахомиги (1-суреттегі 5а-ны қараңыз) – кейбір қызыл шерт жолақтары, құмтас және күлгін балшық тас бар сұр әктас құрайтын беткей. Манакача (1-суреттегі 5b-ны қараңыз) – Гранд-Каньонда орташа есеппен 300 фут (91 м) қалыңдықтағы ашық қызыл құмтас және қызыл шиферден тұратын жар және беткей. Вескогам (1-суреттегі 5c-ны қараңыз) – ақшыл қызыл құмтас және қалың балшық тас құрайтын жар мен беткей. Эспеланда (1-суреттегі 5d-ны қараңыз) – ақшыл қызыл құмтас және қалың балшық тас құрайтын жар мен жар. Супай тобының үстінде үзіліс бар.

During the Paleozoic era, the western part of what would become North America was near the equator and on a passive margin. Climate was warm and invertebrates, such as the trilobites, were abundant. An ocean started to return to the Grand Canyon area from the west about 550 million years ago. Tapeats Sandstone averages 525 million years old and is made of medium to coarse grained sand and conglomerate that was deposited on an ancient shore (see 3a in figure 1). Ripple marks are common in the upper members of this dark brown thin bedded layer. Fossils and imprint trails of trilobites and brachiopods have also been found in the Tapeats. Today it is a cliff former that is thick. Bright Angel Shale averages 515 million years old and is made of mudstone derived shale that is interbedded with small sections of sandstone and shaly limestone with a few thin beds of dolomite. Glauconite is responsible for the green coloration of the Bright Angel. Muav Limestone averages 505 million years old and is made of gray, thin bedded limestone that was deposited farther offshore from calcium carbonate precipitates (see 3c in figure 1). The Muav is a cliff former, thick. These three formations were laid down over a period of 30 million years from early to middle Cambrian time. Trilobites followed by brachiopods are the most commonly reported fossils in this group but well preserved fossils are relatively rare. An unconformity representing 40 to 50 million years of lost geologic history marks the top of this formation. The next formation in the Grand Canyon geologic column is the cliff forming Redwall Limestone, which is thick (see 4b in figure 1). Redwall is composed of thick bedded, dark brown to bluish gray limestone and dolomite with white chert nodules mixed in. Many fossilized crinoids, brachiopods, bryozoans, horn corals, nautiloids, and sponges, along with other marine organisms such as large and complex trilobites have been found in the Redwall. Surprise Canyon was unknown to science until 1973 and can be reached only by helicopter. Both marine and non marine deposits of mud, silt, sand and calcareous sediments were laid down on a broad coastal plain similar to the Texas Gulf Coast of today. Supai Group formations in the western part of the canyon contain limestone, indicative of a warm, shallow sea, while the eastern part was probably a muddy river delta. This formation consists of red siltstones and shale capped by tan colored sandstone beds that together reach a thickness of 600 to 700 ft (around 200 m). Formations of the Supai Group are from oldest to youngest (an unconformity is present at the top of each): Watahomigi (see 5a in figure 1) is a slope forming gray limestone with some red chert bands, sandstone, and purple siltstone that is thick. Manakacha (see 5b in figure 1) is a cliff and slope forming pale red sandstone and red shale that averages 300 feet (91 m) thick in Grand Canyon. Wescogame (see 5c in figure 1) is a ledge and slope forming pale red sandstone and siltstone that is thick. Esplanade (see 5d in figure 1) is a ledge and cliff forming pale red sandstone and siltstone that is thick. An unconformity marks the top of the Supai Group.

Ермит, Коконино, Торовеап және Кайбаб

Супай тобы сияқты, Перм кезеңіне жататын Эрмит формациясы да кең жағалау жазығында қалыптасқан (сурет 1-дегі 6а қараңыз). Беткейдің дамуы үнемі жоғарыдағы қабаттарды құлдыратып, үй сияқты үлкен тас блоктары Тонто платформасына құлайды. Бұл формацияның үстіндегі бөлігінде қабаттасу байқалады.

Like the Supai Group below it, the Permian aged Hermit Formation was probably deposited on a broad coastal plain (see 6a in figure 1). Slope development will periodically undermine the formations above and car to house sized blocks of that rock will cascade down onto the Tonto Platform. An unconformity marks the top of this formation
Coconino Sandstone formed about 275 million years ago as the area dried out and sand dunes made of quartz sand invaded a growing desert (see 6b in figure 1). Today, the Coconino is a thick golden white to cream colored cliff former near the canyon's rim. Cross bedding patterns of the frosted, fine grained, well sorted and rounded quartz grains seen in its cliffs is compatible with but does not substantiate conclusively an eolian environment. Also fossilized are tracks from lizard like creatures and what look like tracks from millipedes and scorpions. An unconformity marks the top of this formation. Next in the geologic column is the 200 feet (61 m) thick Toroweap Formation (see 6c in figure 1). Seligman is a slope forming yellowish to reddish sandstone and siltstone. Brady Canyon is a cliff forming gray limestone with some chert. Wood Ranch is a slope forming pale red and gray siltstone and dolomitic sandstone. An unconformity marks the top of this formation. One of the highest, and therefore youngest, formations seen in the Grand Canyon area is the Kaibab Limestone (see 6d in figure 1). It erodes into ledgy cliffs that are thick and was laid down in latest early Permian time, about 270 million years ago, This is the cream to grayish white rock that park visitors stand on while viewing the canyon from both rims. It is also the surface rock covering much of the Kaibab Plateau just north of the canyon and the Coconino Plateau immediately south. Shark teeth have been found in this formation as well as abundant fossils of marine invertebrates such as brachiopods, corals, mollusks, sea lilies, and worms. An unconformity marks the top of this formation.

Коконино құмтасы шамамен 275 миллион жыл бұрын, аймақ құрғағанда және кварц құмынан тұратын құмды төбелер өсіп келе жатқан шөлге енген кезде пайда болды (сурет 1-дегі 6b қараңыз). Бүгінде Коконино – каньон шетіне жақын, алтын-ақтан қаймақ түске дейінгі қалың жартас. Оның жартастарында көрінетін, мұздаған, ұсақ түйірлі, жақсы сұрыпталған және дөңгеленген кварц түйірлерінің қиылысқан қабаттары эолдық ортаға сәйкес келеді, бірақ оны толыққанды растамайды. Сонымен қатар, кесірткелерге ұқсас жануарлардың іздері, сондай-ақ мыңжаяқтар мен шаяндардың іздері табылды. Бұл формацияның үстінде де қабаттасу бар. Геологиялық тізімде келесісі – 200 фут (61 м) қалыңдықтағы Торовеап формациясы (сурет 1-дегі 6c қараңыз). Селигман – сарғыштан қызғылтқа дейінгі құмтас пен сазтастан тұратын беткей құраушы. Брэди каньоны – сұр әктас пен шыршадан тұратын жартас құраушы. Вуд-Ранч – ашық қызыл және сұр сазтас пен доломит құмтасынан тұратын беткей құраушы. Бұл формацияның үстінде де қабаттасу бар.

Үлкен каньон аймағындағы ең биік және демек, ең жас формациялардың бірі – Кайбаб әктасы (сурет 1-дегі 6d қараңыз). Ол қалың, тік жарларды құрайды және Перм кезеңінің соңында, шамамен 270 миллион жыл бұрын қалыптасқан. Бұл – парктің келушілері каньонды екі жағынан да тамашалағанда тұратын сұрғылт ақ тау жынысы. Бұл сонымен қатар каньонның солтүстігіндегі Кайбаб үстіртінің көп бөлігін және оңтүстігіндегі Коконино үстіртінің беткі қабатын жабады. Бұл формацияда акула тістері, сондай-ақ брахиоподтар, кораллдар, моллюскалар, теңіз жұлдыздары және құрттар сияқты теңіз омыртқасыздарының көптеген қазбалары табылды. Бұл формацияның үстінде де қабаттасу бар.

Мезозойлық жиналу

Мезозой дәуірінің басталуы көтерілумен белгіленді, және су ағындары жаңадан құрғақ жерді ойып бастады. Триас кезеңінде кең, жазық аңғарлар арқылы аққан өзендер, жақын жердегі жоталардан эрозияға ұшыраған шөгінділерді жинап, бір кезде 1000 фут (305 м) қалыңдыққа жеткен Моенкопи формациясын қалыптастырды. Бұл формация құмтас және тақта тастан, арасында гипс қабаттарымен құралған. Моенкопитің шөгінділері Колорадо өзені бойында, Марбл каньонында, Седар тауында (парктің оңтүстік-шығыс шекарасының жанында) және Ред-Буттеде (Гранд-Каньон ауылының оңтүстігінде орналасқан) табылады. Сион және Коломб каньондары аймағының геологиясы, сондай-ақ Брайс каньоны аймағының геологиясы осы формациялардың кейбіреулерін жазады. Осы тау жыныстарының барлығы бірге "Ұлы баспалдақ" деп аталатын тау жыныстарының үлкен кешенін құрайды.

Көтерілу және жақын маңдағы кеңейту

Ларамид оргенезі Солтүстік Американың батыс бөлігіне әсер етіп, Америка жоталарын қалыптастыруға көмектесті. Кайбаб көтерілісі, Монумент көтерілісі, Уинта таулары, Сан-Рафаэль дөңгелегі және Роки таулары Ларамид оргенезінің нәтижесінде, кем дегенде, ішінара көтерілді. Бұл маңызды тау пайда болу оқиғасы мезозой дәуірінің соңында, шамамен 75 миллион жыл бұрын басталды. Миоценнің басында Роки тауларынан су жинаған өзендер Юта, Аризона және Невададағы құрғақ бассейндерде құйылатын болды, бірақ ірі өзеннің болуына дәлел жоқ. Шамамен 18 миллион жыл бұрын, тартылыс күштері аймақты батысқа қарай жұқарта бастады, осылай Бассейн және Жота аймағы құрылды. Каньонның ең батыс бөлігі Бассейн және Жота жарылымдарының бірі – Гранд Уошпен аяқталады, ол осы екі аймақтың шекарасын белгілейді.

Колорадо өзені: шығу тегі мен дамуы

Рифтинг 6-10 миллион жыл бұрын Калифорния шығанағын қалыптастыра бастады. Бұл өзен, ата-бабалары Төменгі Колорадо өзені, Гувер бөгеті орналасқан жерге дейін созылған шығанақтың солтүстік тармағын эстуариялық шөгінділермен толтыра бастады. Ата-бабалары Төменгі Колорадо өзенінің осы су жинау алабын және Колорадо үстірттігінің көп бөлігінен су жинауды қалай бағыттап алғаны белгісіз. Мүмкін болған түсіндірулерге жоғарыға қарай эрозия немесе көлдің немесе өзеннің табиғи бөгетінің бұзылуы жатады. Жауын-шашынның артуы судың ағып кетуін және ағыстардың эрозиялық қуатын арттырды (әсіресе көктемгі қар ерігеннен және жазғы тасқын сулардан). Өте жоғары ағын көлемімен Колорадо бұрынғыдан гөрі жылдам кесіліп, 2 миллион жыл бұрын Гранд-Каньонды қазып, 1,2 миллион жыл бұрын қазіргі тереңдігіне жетті. Нәтижесінде Колорадо өзенінің Гранд-Каньоны Пауэлл көлі мен Мид көлі арасында шамамен 278 миль (447 км) шығыстан батысқа қарай созылады. Бұл қашықтықта Колорадо өзені 610 метрге түсіп, каньонды қалыптастыру үшін шамамен шөгінділерді қазып шығарды. Өзеннің бұл бөлігі 9000 фут (2743 м) биіктігіндегі Кайбаб көтерілісін екіге бөліп, жеті үстіртіден өтеді (Кайбаб, Канаб және Шиввиц үстірттері каньонның солтүстік бөлігін, ал Коконино оңтүстік бөлігін шектейді).

Батыс каньондағы жанартаулық белсенділік

Уинкарет вулкандық алаңында (Гранд-Каньонның батысында) вулкандық белсенділік шамамен 3 миллион жыл бұрын басталған. 725 000 мен 100 000 жылдар аралығында 150-ден астам базальт лава ағындары Колорадо өзенін кем дегенде 13 рет тосқан. Бөгеттер әдетте бірнеше апта ішінде қалыптасып, ұзын, биік (жоғарыда қалың, төменде жұқа) және үлкен көлемді болған. Бөгеттердің қызмет ету мерзімі және олардың Колорадо өзенінің суын үлкен көлдерде сақтап тұру қабілеті талқыланды. Бір гипотеза бойынша, Колорадо өзенінің суы бөгеттердің артында үлкен көлдерге жиналған, олар Юта штатындағы Моабқа дейін созылған. Бөгеттердің үстінен су ағып кетуі қысқа мерзімде болған, ал биік бөгеттер 2-17 күн ішінде өз көлдерімен ағып кеткен. Сонымен қатар, шөгінділер бөгеттердің артындағы көлдерді толтырған. 150 фут (46 м) биіктіктегі бөгеттің артындағы көл 10,33 айда, 1150 фут (351 м) биіктіктегі бөгеттің артындағы көл 345 жылда, ал ең биік бөгеттің артындағы көл 3000 жылда толып кеткен. Дегенмен, басқалар лава бөгеттерінің өте аз мерзімді болғанын және ағып кетуге дейін күйрегенін ұсынады. Бұл модельде бөгеттердің ішіндегі және айналасындағы жарықтар арқылы, су өткізгіш өзендік шөгінділер мен аллювий арқылы сұйықтық ағынынан бөгеттердің құлауына себеп болған. Бұл бөгеттердің құлауынан кейін Колорадо өзені Колорадо платосының тау жыныстарына ең көп дегенде 160 фут (49 м) дейін ойылып кірген. Бұл типтегі массалық ыдырау кішірек және тік жартасты шатқалдардың шөгіндіні тасымалдаудың негізгі жолы болып табылады, сонымен қатар үлкен шатқалдарды қазуда маңызды рөл атқарады. 1991 жылдан бері уақытша сақтау шарасы бөгеттің электр станциясы секундына одан да көп ағынды қабылдай алса да, секундына максималды ағынды шектеуде. Бөгеттерді пайдалану арқылы өзен ағынын бақылау, өзеннің тасқа дейін тазалау қабілетін едәуір азайтады, себебі ол тасымалдайтын шөгіндінің мөлшерін қысқартады. Гранд-Каньон Интермаунтин-Уэст сейсмикалық белдеуінің оңтүстік шетінде орналасқан. 20 ғасырда Гранд-Каньон аймағында кем дегенде 35 жер сілкінісі болған. Олардың бесеуі Рихтер шкаласы бойынша 5,0-ден жоғары тіркелген, ал ең үлкені 1906 жылғы қаңтарда болған 6,2 балдық жер сілкінісі болды. Каньонды қиып өтетін қалыпты жарылымдардың негізгі солтүстік-шығыс бағыттағы жүйелеріне Батыс Кайбаб және Bright Angel, ал солтүстік-батыс бағыттағы жүйелерге Grandview—Phantom жатады. Аймақтағы жер сілкіністерінің көпшілігі Меса Бут және Батыс Кайбаб жарылым жүйелері арасындағы тар солтүстік-батыс бағыттағы жолақта орын алады. Бұл құбылыстар, шығысқа қарай жылжып бара жатқан жер қыртысының созылуының нәтижесі болуы мүмкін, бұл ақырында Гранд-Каньон аймағынан өтуі мүмкін. Явапай геология музейінде үш өлшемді модельдер, фотосуреттер және экспонаттар бар, олар саябаққа келгендерге аймақтың күрделі геологиялық тарихын көруге және түсінуге мүмкіндік береді. Музей ғимараты, Market Plaza-дан 1 миль (1,6 км) шығысқа қарай орналасқан тарихи Явапай бақылау станциясы (1928 жылы салынған), кең каньондық көріністерді ұсынады. Кітап дүкенінде аймақ туралы әртүрлі материалдар ұсынылады.

Volcanic activity started in Uinkaret volcanic field (in the western Grand Canyon) about 3 million years ago. Over 150 flows of basaltic lava dammed the Colorado River at least 13 times from 725,000 to 100,000 years ago. The dams typically formed in weeks, were long, high (thicker upstream and thinner downstream) and had volumes of
The longevity of the dams and their ability to hold Colorado River water in large lakes has been debated. In one hypothesis water from the Colorado River backed up behind the dams in large lakes that extended as far as Moab, Utah. Dams were overtopped in short time; those that were high were overtopped by their lakes in 2 to 17 days. At the same time, sediment filled the lakes behind the dams. Sediment would fill a lake behind a 150 feet (46 m) high dam in 10.33 months, filled a lake behind an 1150 feet (351 m) high dam in 345 years, and filled the lake behind the tallest dam in 3000 years. However others have proposed that the lava dams were much more ephemeral and failed catastrophically before overtopping. In this model dams would fail due to fluid flow through fractures in the dams and around dam abutments, through permeable river deposits and alluvium. Since the demise of these dams the Colorado River has carved a maximum of about 160 feet (49 m) into the rocks of the Colorado Plateau This type of mass wasting is the main way the smaller and steeper side canyons transport sediment but it also plays a major role in excavating the larger canyons. An interim conservation measure since 1991 has held maximum flows at per second even though the dam's power plant can handle per second more flow. Controlling river flow by use of dams has diminished the river's ability to scour rocks by substantially reducing the amount of sediment it carries. Grand Canyon lies on the southern end of the Intermountain West seismic belt. At least 35 earthquakes larger than 3.0 on the Richter Scale occurred in the Grand Canyon region in the 20th century. Of these, five registered over 5.0 on the Richter Scale and the largest was a 6.2 quake that occurred in January 1906. Major northeast trending fracture systems of normal faults that intersect the canyon include the West Kaibab and Bright Angel while northwest trending systems include the Grandview—Phantom. Most earthquakes in the region occur in a narrow northwest trending band between the Mesa Butte and West Kaibab fracture systems. These events are probably the result of eastward migrating crustal stretching that may eventually move past the Grand Canyon area. The Yavapai Geology Museum include three dimensional models, photographs, and exhibits which allow park visitors to see and understand the complicated geologic story of the area. The museum building, the historic Yavapai Observation Station (built 1928), located one mile (1.6 km) east of Market Plaza, features expansive canyon views. A bookstore offers a variety of materials about the area.