Геология района Брайс-Каньона

Из отеля Paria View открывается вид на прерывистый ручей, текущий к реке Пария , примерно в 8 милях (13 км) к востоку. Примерно в 2 милях (3 км) от него находится разлом Паунсаугунт; нормальный разлом, по которому с одной стороны долина реки Пария опускается, а плато Паунсаугунт с другой поднимается . Розовые скалы, ниши и амфитеатры вдоль разрушающейся восточной стороны плато обнажают формацию Кларон возрастом около 50 миллионов лет.

Обнаженная геология района Брайс-Каньона в Юте демонстрирует отложения, охватывающие последнюю часть мелового периода и первую половину кайнозойской эры в этой части Северной Америки . Древняя среда осадконакопления в районе нынешнего национального парка Брайс-Каньон варьировалась от теплого мелководного моря (так называемого Мелового морского пути ), в котором отлагались дакотский песчаник и тропические сланцы, до прохладных ручьев и озер , которые способствовали образованию отложений в красочных Формация Кларон, доминирующая над амфитеатром парка.

Другие формации также были сформированы, но в основном были разрушены в результате поднятия в результате складчатости Ларамида , которая началась около 70 миллионов лет назад ( Ми лет назад ). Это событие подняло Скалистые горы далеко на восток и вызвало отступление моря, покрывавшего район Брайс-Каньона. После того, как горообразование Ларамида подошло к концу, примерно 15 млн лет назад, большая часть западной части Северной Америки начала втягиваться в топографию близлежащего бассейна и хребта . Большая часть Брайса была поднята теми же силами как часть Высоких плато. Поднятие плато Колорадо и открытие Калифорнийского залива на 5 млн лет назад изменили дренаж реки Колорадо и ее притоков, включая реку Пария , которая размывается вперед между двумя плато, прилегающими к парку. Поднятие вызвало образование вертикальных швов, которые позже были преимущественно размыты и образовали отдельно стоящие вершины, называемые худу , бесплодные земли и монолиты , которые мы видим сегодня.

Образования, выступающие на территории парка, являются частью Большой лестницы . Самые старые члены этой суперпоследовательности горных пород обнажены в Гранд-Каньоне , промежуточные — в Национальном парке Зайон , а самые молодые ее части обнажены в районе Брайс-Каньона. Небольшое совпадение происходит внутри и вокруг каждого парка.

Большая лестница

Основная статья: Парадная лестница

Дополнительная информация: Геология района каньонов Сион и Колоб и геология района Гранд-Каньона.

Гранд-Каньон (A), Шоколадные скалы (B), Алые скалы (C), Белые скалы (D), Каньон Зайон (E), Серые скалы (F), Розовые скалы (G), Брайс-Каньон (H)

Породы , обнаженные в Брайс-Каньоне, примерно на 100 миллионов лет моложе, чем породы в соседнем Национальном парке Зайон , а камни, обнаженные в Зайоне, моложе, чем в Гранд-Каньоне на юге.

Однако между всеми тремя есть общие горные породы, образующие суперпоследовательность образований , которую геологи называют Большой лестницей. Вместе образования Большой лестницы отражают почти 2 миллиарда лет истории Земли . Образования Брайс-Каньона — самые молодые из известных подразделений Большой лестницы. Более молодые горные породы, если они когда-либо существовали, были удалены эрозией .

Меловой морской путь

Продвигать

В меловой период мелководный морской путь распространился во внутреннюю часть Северной Америки от Мексиканского залива на юге до Юты , а затем до Северного Ледовитого океана на крайнем севере. Геологи называют это мелкое море Меловым морским путем или Западным внутренним морским путем. Морской путь разделил Северную Америку на две половины: восточную часть, где доминировали уже древние Аппалачи , и западную часть, состоящую в основном из все еще растущих гор Севьер; Образован в результате неглубоких надвигов, вызванных Севьерской складчатостью . По мере того как береговая линия перемещалась взад и вперед, район Брайса то переходил от части суши Севьера к меловому морскому пути. В результате чередующиеся слои неморских, приливных и морских отложений лежали друг на друге.

Конгломераты , алевролит и окаменелостями богатый песчаник , общая толщина которых достигает 300 футов (90 м), отмечают появление Мелового морского пути. Названный песчаником Дакоты , это старейшее образование, обнаженное в районе Брайс-Каньона, но самое молодое, обнаженное в районе каньонов Зайон и Колоб на юго-западе. большое количество окаменелой древесины , устричных отложений, содержащих миллионы окаменелостей, и угля . В Дакоте обнаружено В районе Брайс-Каньона это образование можно увидеть в долине Пария , где оно встречается в виде литифицированного покровного песка , который, вероятно, накапливался на пляжах , в лагунах и обширных угледобывающих болотах , когда меловой морской путь переходил (продвигался вглубь суши) через регион, а затем отступил. Он расположен несогласно на гораздо более древних юрских образованиях, которые не обнажены в непосредственной близости ( см . в геологии района каньонов Сион и Колоб обсуждение этих более древних отложений ).

Грязь и ил отложились на вершине формации Дакота по мере того, как морское русло в этом районе становилось глубже и спокойнее. Образующийся тропический сланец от темно-серого до черного цвета отражает максимальное нарушение морского пути в Юту и имеет толщину 1000 футов (300 м) в амфитеатре Пария. Он образует пустоши без растительности, которые можно увидеть в Тропической долине , и, возможно, является самым богатым ископаемым образованием в этом районе; содержат многочисленные прямораковинные и спиральные аммониты .

Отступление

Меловой морской путь уже отступал на восток и юг к тому времени, когда формация Прямых скал толщиной 1700 футов (500 м). образовалась Его члены представляют различные этапы этого процесса. Песчаник, образующий скалы, из пачки Тиббетского каньона соответственно отложился на вершине тропических сланцев на мелководье, а затем и в прибрежных условиях. Сланец и песчаник из пачки Смоки-Холлоу отлагались поверх ее базального слоя богатого углем аргиллита в прибрежных болотах и ​​лагунах на берегу морского пути. В то время как чередующиеся слои сланца и песчаника, смешанные с массивными угольными отложениями пачки Джона Генри, отложились в болотах, лагунах и речных средах, один член, Drip Tank, не обнаружен в районе Брайс-Каньона. Это образование размывается почти непреодолимыми скалами и откосами из песчаников от белесого до желто-серого цвета со сравнительно тонкими прослоями сланца и аргиллита. Зубы акулы встречаются в нижних частях формации.

Озера и реки, текущие на восток, стали доминирующим местом отдыха отложений после отступления Мелового морского пути. Сланцы и песчаники формации Вахвип толщиной 700 футов (200 м) отлагались в движущейся воде (речная обстановка). Это образование является частью упомянутых ранее Серых скал Большой лестницы. Он содержит множество окаменелостей позвоночных животных , включая динозавров, таких как гадрозавры .

Континентальное отложение

Поймы поднимаются и разрушаются

Худу в формации Кларон, Брайс-Каньон

озерами . На территории образовалась пойма, пересеченная реками и Грязь и песок, скопившиеся в этой обстановке, превратились в серые песчаники и аргиллиты формации Кайпаровиц . Это образование имеет толщину до 100 футов (30 м) в районе Брайс-Каньона, но другие части Кайпаровитса в этом регионе имеют толщину в несколько сотен футов (десятков метров). Два образования, Ханаанский пик и Сосновая лощина , расположены на вершине Кайпаровица в других частях региона, но отсутствуют в районе Брайс-Каньона. В песчаниках и конгломератах этих образований зафиксированы ручьевые и речные отложения, начиная с эпохи палеоцена .

Поднятие, вызванное эпизодом горообразования , названным Ларамидской складчатостью, продолжалось с позднего мела (около 70 млн лет назад) до раннего палеоцена. Это подняло некогда более низкие возвышенности в небо, а низменные котловины между ними постепенно опустились. Сжатие в результате события Ларамид деформировало землю в этом районе, образовав антиклиналь Брайс-Каньон с наклоном до 5 °. Все формации Ханаан-Пик, Пайн-Холлоу, Кайпаровиц и Вахип, а также часть нижележащих прямых скал были удалены с гребня антиклинали в результате эрозии до того, как отложилась формация Кларон. угловое несогласие Таким образом, вдоль гребня антиклинали существует . Парк также расположен на западном пологом склоне гораздо более крупного поднятия Кайбаб , которое также образовалось в результате Ларамида.

Пойма Кларон и система озер

Подъем от Ларамида ненадолго приостановился в эоцене . Извилистые ручьи медленно текли по образовавшимся широким и почти безликим равнинам. Периодические, но обширные наводнения затопляли большие территории, возможно, раз в 1000 лет; разбрасывая грязь, булыжники и мелкий ил по равнинам. Эрозия разрезала эти отложения между наводнениями, и растения росли в изобилии. Окисление железа в иле и иле превратило почву в гематит , придав ей розово-красный оттенок. Эти отложения позже были литифицированы в розовую пачку мощностью до 700 футов (200 м) местной формации Кларон эоценового возраста (ранее называвшейся формацией Уосатч). Канальные конгломераты этого члена можно легко увидеть в Красном каньоне вдоль государственной трассы 12, а его ил и аргиллиты составляют большую часть хрупких и красочных шпилей парка, называемых худу . Геолог Кларенс Даттон назвал богатый оксидом железа нижний член серии Кларон Розовыми скалами из-за его красочного внешнего вида.

Система озер Кларон

Большая система мелких, но обширных озер и связанных с ними дельт занимала несколько тысяч квадратных миль территории, которая сейчас является северо-западом Колорадо и юго-западом Юты и Вайоминга . Эти озера существовали с палеоцена до середины олигоцена , но не распространялись на территорию Брайс-Каньона до эоцена. Большое количество донных отложений озер отложилось в этой системе за 20 миллионов лет ее существования, примерно от 60 до 40 млн лет назад. Изменение климата и циклы привели к тому, что озера в системе со временем расширялись и уменьшались. При этом они оставляли пласты разной толщины и состава, сложенные друг на друга;

• различные отложения песка и гальки у берега,
• бедные кальцием илы дальше от берега,
• богатая кальцием грязь на более глубоких водах и
• в самых глубоких водах отлагались чистые известковые илы.

Известковые илы и грязь позже были литифицированы в известняк и прослои алевролита Белой пачки Кларона мощностью до 300 футов (90 м). белого цвета Эта пачка размывается на монолиты , которые встречаются только на самых высоких возвышенностях плато Паунсаугунт . Окаменелости в Белом Члене редки и состоят в основном из пресноводных улиток и моллюсков , что указывает на то, что в озерах поддерживается мало жизни. Большинство арок и естественных мостов в парке, в том числе знаменитый Природный мост , были высечены из пластов песчаника в Клароне.

Вулканики Мэрисвейл

Пробел в геологической летописи, возникший после отложения формации Кларон, был прерван 34–31 млн лет назад извержениями близлежащего вулканического поля Мэрисвейл , которое расположено к северо-западу от парка. Вулканический пепел и лава из этих потоков находятся менее чем в 20 милях (30 км) от Брайс-Каньона, но, по крайней мере, некоторый вулканический материал, вероятно, отложился непосредственно в парковой зоне, но позже был удален в результате эрозии.

Большая часть активности на вулканическом поле Мэрисвейл произошла в течение трех отдельных интервалов; ~ 34–22 млн лет назад, 22–14 млн лет назад и 9–5 млн лет назад. Дациты и андезиты извергались над развивающимся батолитом в первом интервале. Богатый кристаллами пепел из кальдеры Три-Крик возрастом 27 миллионов лет (мио лет), кальдеры Биг-Джон (24 миллиона лет) и кальдеры Пик Монро (23 миллиона лет) затвердел в туф . Во втором и третьем интервалах наблюдались извержения большого количества риолитов . Богатый щелочью риолит извергался во втором интервале кальдеры горы Белкнап возрастом 19 млн лет.

Вулканическое поле Мэрисвейл обрушилось под собственным весом около 20 млн лет назад; вероятно, из-за слабости эвапоритов формации Кармель примерно на 5000 футов (2000 м) ниже. Складывание и разлом формации Кларон в результате обрушения создали натиск Руби-Инн. Также был создан небольшой нисходящий прогиб, идущий с востока на запад и перпендикулярный движению надвигов, называемый синклиналью Брайса. Вулканическая активность в районе Мэрисвейл и Брайс прекратилась около 500 000 лет назад. Базальтовые породы того же возраста можно увидеть вдоль разлома Севьер у входа в Красный Каньон; темные вулканические породы были смещены разломом примерно на 900 футов (300 м) и теперь находятся в прямом контакте с гораздо более древней формацией Кларон.

Позднекайнозойская тектоника

Формирование высоких плато

Карта плато Колорадо

Были заложены более молодые породы, но в основном они были удалены последующей эрозией, ускоренной подъемом. Обнажения этих образований можно встретить в северной части парка и в нескольких местах на краю плато. от 50 до 100 футов (от 20 до 30 м) мощностью олигоцена или миоцена толщиной Среди них - конгломерат Лодочная Меса и плиоценового и раннего плейстоценового возраста формация реки Севьер . Лодочная Меса состоит в основном из конгломератов с небольшим количеством песчаника и некоторого количества известняка из озер, представляющих собой отложения ручьев и береговых паводков. Коричнево-серый песчаник и гравий формации реки Севьер отложились в долинах, которые были частью древней дренажной системы реки Севьер .

Около 15 млн лет назад в миоцене силы растяжения в Неваде на западе были настолько велики, что земная кора истончилась, образовав Провинцию Бассейнов и Хребтов . Эти же силы разделили то, что сейчас является западной частью плато Колорадо, на девять различных более мелких плато, включая Паунсаугунт , по обе стороны которого расположен парк. Длинные сбросы , простирающиеся с севера на юг, были либо вновь созданы, либо реактивированы из ранее существовавших более старых разломов; плато поднималось на одной стороне каждого разлома, а долины опускались на другой, поскольку кора расширялась в направлении восток-запад. Два из этих разломов ограничивали плато Паунсаугунт; Севьер на западе и Паунсаугунт на востоке. Движение по этим двум разломам сместило формацию Кларон на 2000 футов (600 м) относительно долин Пария и Севьер.

Ураганный разлом отмечает западный край плато Маркагунт и является топографической границей между провинциями Бассейна и хребта и плато Колорадо. Национальный памятник Сидар-Брейкс , который имеет почти ту же открытую геологию и эрозионные особенности, что и национальный парк Брайс-Каньон, расположен на западной окраине Маркагунта.

Затем все плато Колорадо начало подниматься с уровня моря до высоты в несколько тысяч футов (более километра). Альтернативная теория состоит в том, что складчатость Ларамида подняла то, что сегодня является Бассейном и хребтом и плато Колорадо, и что силы растяжения, которые сформировали Бассейн и хребет, заставили этот регион опуститься относительно плато Колорадо. Каким бы ни был порядок событий, район Высоких плато плато Колорадо к настоящему времени был почти завершен.

Современный дренаж и эрозия

См. Также: Геология района Гранд-Каньона и геология района Каньонлендса.

Дренаж плато Колорадо был значительно изменен открытием Калифорнийского залива . Рифтинг оторвал полуостров Нижняя Калифорния на северо-запад от материковой части Мексики , начиная примерно с 10 до 5 млн лет назад. Древняя река Колорадо отреагировала на региональный прогиб, срезав путь к морю и впадая в новый залив. Это значительно уменьшило расстояние от истоков реки и ее дельты до моря. В результате вода в Колорадо и ее притоках двигалась быстрее и опускалась глубже, создавая топографию каньона.

реки Колорадо примерно нынешней глубины Образование Гранд-Каньона на 1,2 млн лет назад привело к тому, что его притоки сократились еще глубже. Направленная эрозия одного из этих притоков, реки Пария , двинулась на северо-северо-запад к тому, что сейчас является амфитеатром Пария. Река текла примерно параллельно разлому Паунсаугунт и к востоку от него. Эрозия снега и дождя, которые падают непосредственно на обращенный на восток край плато Паунсаугунт, образует овраги, которые расширяются в ниши и амфитеатры, в то время как дифференциальная эрозия и морозное расклинивание создают худу . Ручьи на плато не способствуют образованию ниш или амфитеатров, поскольку стекают с края. Эрозия продолжается таким же образом и сегодня.

Формирование худу в Брайс-Каньоне

Hoodoo formation

Розовая пачка формации Кларон в основном состоит из легко эродируемого и относительно мягкого известняка. Когда дождь соединяется с углекислым газом, он образует слабый раствор углекислоты . Эта кислота помогает медленно растворять известняк в формации Кларон зерно за зерном. Именно этот процесс химического выветривания закругляет края худу и придает им комковатый и выпуклый профиль.

Зимой тающий снег просачивается в трещины и стыки и по ночам замерзает. Сила расширяющегося льда помогает разрушить породу формации Кларон. Ежегодно в Брайс-Каньоне происходит более 200 таких циклов замерзания/оттаивания. Морозное расклинивание эксплуатирует и расширяет почти вертикальные плоскости трещин, разделяющие Розовую пачку формации Кларон.

Внутренние слои аргиллитов, конгломератов и алевролитов прерывают известняк по горизонтали. Эти слои более устойчивы к воздействию углекислого газа и поэтому могут выступать в качестве защитных покрытий плавников, окон и капюшонов. Многие из наиболее прочных худу покрыты богатым магнием известняком, называемым доломитом . Доломит растворяется гораздо медленнее и, следовательно, защищает более слабый известняк под ним.

Однако те же процессы, которые создают худу, в конечном итоге и уничтожают их. В случае Брайс-Каньона скорость эрозии худу составляет 2–4 фута (0,6–1,3 м) каждые 100 лет. Поскольку каньон продолжает разрушаться на западе, он в конечном итоге захватит (примерно через 3 миллиона лет) водораздел восточного рукава реки Севьер . Как только эта река протечет через амфитеатр Брайс, она станет доминировать над эрозионной структурой; замена худу V-образным каньоном и крутыми скалистыми стенами, типичными для процессов выветривания и эрозии, создаваемых реками. Предзнаменование этого можно наблюдать в Уотер-Каньоне, путешествуя по тропе Мшистой пещеры. Отводной канал проходит через этот участок парка через часть восточного рукава реки Севьер уже более 100 лет.

Ссылки

• Каннингем, Чарльз Г. (2002). «Вулканические породы и рудные месторождения вулканического поля Мэрисвейл, западно-центральная часть Юты» . Геологическое общество Америки. Архивировано из оригинала 8 июня 2011 г. Проверено 12 августа 2007 г.
• Дэвис, Джордж Х.; Поллок, Гейл Л. (август 2003 г.). «Геология национального парка Брайс-Каньон». Пол Б. Андерсон (ред.). Геология парков и памятников Юты . Ассоциация естествознания Брайс-Каньона и Геологическая ассоциация Юты. ISBN  1-882054-10-5 .
• Харрис, Энн Дж; Таттл, Эстер (1997). Геология национальных парков (Пятое изд.). издательства Kendall Hunt Publishing Co. Айова: ISBN  0-7872-5353-7 .
• Кивер, Юджин П; Харрис, Дэвид V (1999). «Национальный парк Брайс-Каньон и национальный памятник Сидар-Брейкс (Юта)» . Геология парковых зон США (5-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр. 522–30. ISBN  0-471-33218-6 .
• Роули, Питер Д.; Каннингем, Чарльз Г.; Стивен, Томас А.; Уоркман, Иеремия Б.; Андерсон, Джон Дж.; Тайссен, Кевин М. (2002). Геологическая карта вулканического поля Центральный Мэрисвейл, юго-запад штата Юта . Денвер, Колорадо: Геологическая служба США . Проверено 12 августа 2007 г. {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
• В этой статье использованы общедоступные материалы из Худу . Служба национальных парков . Проверено 24 июля 2007 г.
• «Полевые заметки по геологии: Национальный парк Брайс-Каньон, Юта» . Служба национальных парков. 04 января 2005 г. Архивировано из оригинала 8 июля 2007 г. Проверено 2 августа 2007 г.

Дальнейшее чтение

• ДеКуртен, Фрэнк (1994). Тени Времени; Геология национального парка Брайс-Каньон . Ассоциация естественной истории Брайс-Каньона.
• Тафтс, Лоррейн Салем (1998). Тайны национальных парков Гранд-Каньон, Зайон и Брайс-Каньон (Третье изд.). Норт-Палм-Бич, Флорида: Национальные фотографические коллекции. ISBN  0-9620255-3-4 .