История геологического развития Большого каньона на реке Колорадо в штате Аризона в США

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «БУРЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химический факультет

Кафедра геологии

Курсовая работа

По дисциплине: Историческая геология

На тему : «История геологического развития Большого каньона на реке Колорадо в штате Аризона в США»

Выполнил: Цыренов Б-Ц.А.

студент 3 курса гр. 13220

Проверил: Гордиенко И. В.

Улан-Удэ 2014

Введение

Целью курсовой работы является рассмотреть историю геологического развития Большого каньона, отражающую основные стадии эволюции геологических структур от самых древних до настоящего времени. В данной работе подробно отразится: история открытия Большого каньона, последовательность напластования пород по отдельным периодам, процессы вулканизма и плутонизма. Подробно рассмотрим все слои: протерозой, палеозой и мезозой.

каньон геологический порода вулканизм

История открытия Большого Каньона

Впервые европейцы вышли на южную окраину Большого Каньона в 1540 году; это были Дон Гарсиа Лопес дес Карденас и его люди. История умалчивает о том, восхитило ли их увиденное. Скорее всего, впечатление конкистадоров было неблагоприятным, ведь им было велено отыскать легендарные семь городов Сиболы. Испанцы отправились в многотрудное странствие за золотом, а не за красотой. И вот, умирая от жажды, стоят на сухом, почти совершенно безводном горном плато Коконино, видят реку внизу, а спуститься к ней не могут. Непреодолимая траншея обозначила рубеж испанского влияния в Северной Америке. Только в 1776 году на краю каньона появился следующий европеец -- тоже испанец, францисканский монах Франсиско Томас Гарсес. Дикий ландшафт, вероятнее всего, навеял на него ужас, а не восторг. Каньон оставался мало исследованным и некоторое время после того, как США отторгли эту область у Мексики. Лишь около ста лет назад началось систематическое изучение всего района. Дорогу проторил Джон Весли Пауэлл.

Первой задачей, которую поставил себе Пауэлл, было пройти на лодке всю теснину Колорадо, по-настоящему еще не нанесенную на карту. 24 мая 1869 года он вышел с девятью спутниками на четырех лодках из Вайоминга. По реке Грин-ривер спустился до Колорадо и три месяца шел вниз по опасной, буйной реке. Трое участников экспедиции не выдержали постоянного напряжения, оставили свою лодку и поднялись на край каньона, где пали от руки индейцев, которые заподозрили их в убийстве индианки.
Два года спустя, намного лучше финансируемая вторая экспедиция под руководством Пауэлла повторно исследовала реку. На этот раз в экспедиции принимали участие фотограф и художник, запечатлевшие широкую панораму каньона. Пауэлл создал карту реки и опубликовал первый научный доклад о реке Колорадо. Его экспедиции описали пласты горных пород, растения, животных и археологические места. До экспедиции Пауэлла, только единицы американцев знали о существовании ущелья. Благодаря отчетам Пауэлла, фотографиям и рисункам, огромные размеры, геология и красота каньона сделали его хорошо известным местом в Америке и за рубежом. В 1871 году Пауэлл впервые использовал термин "Гранд-Каньон". До этого его называли "Большой каньон".

В 1880-1881 годах, геолог Кларенс Даттон пошел по следам экспедиции Пауэлла, впервые приступив к углубленному изучению геологии каньона. В результате усилий Даттона и художников Томаса Морана и Уильяма Генри Холмса появилась научная работа под названием "Третичная история района Гранд-Каньон с атласом", опубликованная в 1882 году. Эта и более поздние исследования раскрыли геологию района Гранд-Каньона. 

Стратиграфия

Породы верхнего протерозоя. Больше данных для исторической летописи, чем упомянутые выше глубоко измененные и подвергшиеся воздействии глубинных интрузий породы, дают менее измененные или менее деформированные породы, которые могут быть сопоставлены с последним классом поверхностных пород, перечисленных нами при рассмотрении Канадского щита, а именно с «дислоцированными или горизонтально залегающими осадками и лавами, неизмененными или слабо метаморфизованными».

Они пользуются меньшим распространением и встречаются главным образом в западных районах. Как и аналогичные породы Канадского щита, они не обязательно являются молодыми в полном смысле этого слова; некоторые из них могут иметь в действительности очень древний возраст. Но они моложе других докембрийских пород, расположенных в непосредственной близости к ним, имеют значительно менее сложную историю и местами лежат несогласно на подстилающих образованиях. Действительно, эти породы кажутся свежими и совсем не отличаются от палеозойских, хотя и перекрываются с большим или меньшим несогласием фаунистически охарактеризованными кембрийскими породами: однако во многих местах последние не соответствуют самым ранним горизонтам кембрия. Некоторые геологи твердо уверены в том, что описываемые породы имеют раннекембрийский возраст или в крайнем случае лишь немного древнее кембрия. Тем не менее рудоносные жилы в одной из серий в северо-западной Монтане, по радиометрическим данным, имеют возраст более 1200 млн. лет. Поскольку значение этого определения остается оценочным, возможно, что образование этих свежих по внешнему виду пород началось на западе задолго до кембрийского времени и что в разных районах они формировались в течение длительного периода времени, почти вплоть до начала кембрия.

Эти слабо измененные породы, в основном относящиеся к позднему докембрию, отличаются от большинства пород подобного типа на Канадском щите. Например, в отличие от серии Кьюиноу они не представлены вулканогенными или красноцветными обломочными породами, отложившимися в континентальных условиях. Это главным образом тонкозернистые, хорошо слоистые осадки, такие, как аргиллиты и хорошо отсортированные песчаники, содержащие местами мощные пачки известняков и в редких случаях лавы. Очевидно, они были отложены под водой и, по - видимому, в морских условиях. Можно предположить, что в течение позднего докембрия, когда локальные бассейны на Канадском щите накапливали континентальные отложения, в геосинклинали, располагавшейся вдоль окраины континента, аккумулировались морские отложения, предопределяя, таким образом, развитие краевых геосинклиналей кембрийского и более поздних времен.

Сходство в распределении мало измененных докембрийских отложений с распределением кембрийского комплекса наблюдается лишь вдоль западного края Восточных хребтов и плато, т. е. примерно там все, где в западном направлении начинают появляться более мощные и наиболее древние кембрийские отложения. Они выходят на поверхность также во многих местах миогеосинклинальной области, на западе от рассматриваемого региона. Дальше на севере слабо измененные докембрийские породы выделяются в серию Белт, получившую свое название по горам Биг-Белт и Литл-Белт на западе Центральной Монтаны, которые представляют собой часть наших «Восточных хребтов». Но основное развитие серия Белт получает в миогеосинклинальной области Северных Скалистых гор, расположенных далее на восточных хребтах и плато. Далее к югу, в северо-восточной Юте, известна группа Уинта, которая выходит на поверхность в ядре гор Улита. Она представлена толщей песчаников и кварцитов мощностью 3000 м, или более, основание которой, находится в западном направлении. Однако наилучшие выходы пород позднего докембрия расположены в северо-западной Аризоне, где в Большом каньоне обнажается серия Гранд-Каньон.

Породы палеозоя. Платформа была пререкрыта кембрийскими отложениями, так что в пределах плато верхний кембрий лежит на докембрии: из этого разреза выпадет ранний кембрий. Отмечены некоторые исключения: группа Тонто отностится к средней, а не к верхней части системы, а вблизи нижнего конца каньона вклиниваются нижнекембрийские слои. Однако не смотря на то, что эти кембрийские отложения древнее, чем большинство отложений кембрия, которые лежат на континентальной платформе, они во многом похожи на эти последние и представляют собой краевые участки комплекса отложений, достигающие значительно большей мощности в миогеосинклинали дальше на западе. На многих участках Восточных хребтов и плато кембрий отсутствует полностью либо потому, что он вообще не отлагался, либо потому, что мало-мощные кембрийские отложения были впоследствии уничтожены эрозией. Одна из таких областей лежит вблизи Альбукерке в Нью-Мексико, где пенсильваний лежит непосредственно на докембрии. Эта область является частью погребенного трансконтинентального хребта - пояса, тянущегося в юго-западном направлении от Миннесоты через Внутренние низменности в пределах которого на фундамент непосредственно ложатся сравнительно молодые породы, а более древние породы либо не отлагались совсем, либо же были уничтожены эрозией.

Об остальных более ранних отложениях палеозоя до миссисипи включительно мы можем сказать очень немного. Они сравнительно маломощны и представлены главным образом известняками. В разрезе наблюдается много перерывов, например, перерывы ниже и выше известняков Редуолл в Большом каньоне. В разных местах присутствуют различные системы, фиксируя положение сменивших друг друга недолговечных морей, но некоторые системы примечательны лишь тем, что они имеют очень ограниченное распространение. Силур отсутствует в Колорадо и на большей части Вайоминга, эти области на протяжении этого периода были, вероятно, сушей. В позднепалеозойское время произошли заметные изменения в части районов Восточных хребтов и плато; эта область начала приобретать черты присущие континентальной платформе. Начиная с позднего миссисипия и на протяжении всего пенсильвания и части пермского времени в Южных Скалистых горах были сформированы структуры системы Колорадо; они образовались в то же самое время и имели такое же простирание, как и система Уичита Оклахомы.

Из-за деформации, которая имела место в Южных Скалистых горах позже, на протяжении ларамийской орогении, эти позднепалеозойские структуры выражены неясно и трудно различимы. Основные сведения об их характере и истории дают нам осадки, которые были эродированы с приподнятых областей и отлагались вдоль их склонов.

В течение позднепалеозойского времени в Колорадо и в соседних штатах происходило воздымание двух главных поднятий или геоантиклиналей Геоантиклиналь Передового хребта лежала на северо-востоке, примерно в районе современного Передового хребта, который вновь испытал воздымание в течение ларамийской орогении. Геоантиклиналь Анкомпагре располагалась на юго-западе, в юго-западном Колорадо; она менее ясно выражена в элемнтах строения поверхности. В этой геоантиклинали докембрийские породы местами еще выходят на поверхность, например на плато Анкомпагре и в горах Ниидл. но в большинстве случаев геоантиклиналь в палеозойских и более древних породах скрыта под мезозойскими осадками и третичными вулканогенными образованиями. Между двумя геоантиклиналями, протягиваясь в юго-восточном направлении через Колорадо, располагался длинный прогиб, подобный бассейну Анадарко Оклахомы, в который поступали осадки, сносимые с геоантиклиналей по обе стороны от него. Пенсильванские и пермские отложения в этом прогибе имеют мощность более чем 3000 м. Эти две геоантиклинали сформировались в различное время: об этом свидетельствует характер сносившихся с них осадков.

Геоантиклиналь Передового хребта испытала воздымание в позднем миссисипии и в раннем пенсильвании. На ее существование указывает мощная толща грубых красных аркозов и песчаников формации Фаунтин пермского возраста, породы которой подняты в виде изоклинальных гребней вдоль восточного края современного Передового хребта, где они слагают такие живописные местности, как Гардн-оф-ди-Годс. Сходные отложения известны к западу от Передового хребта. Перекрывающиеся красноцветные обломочные отложения пермского возраста более тонкозернисты и свидетельствуют о том, что к тому времени воздымание геоантиклинали прекратилось, она была сглажена и приобрела менее расчлененный рельеф.

Геоантиклиналь Анкомпагре испытала воздымание в позднем пенсильвании и в перми. Этот вывод основывается на данных, полученных в северо-западном конце геоантиклинали, в пределах современного плато Анкомпагре, где триасовые породы на своде поднятия лежат непосредственно на породах фундамента, в то время как пермские и пенсильванские породы, которые были срезаны перед триасовым временем, вклиниваются в разрез на склонах поднятия. Возраст геоантиклинали легко определим в горах Сангре-де-Кристо, к востоку от ее юго-восточного окончания, где имеются мощные грубые галечниковые отложения позднепенсильванского и пермского возраста. Эти осадки отложились в прогибе, который лежал между двумя геоантиклиналями, и были снесены с геоантиклинали Анкомпагре, которая тогда располагалась немного западнее. Однако в настоящее время они глубоко захоронены под третичными осадками и вулканогенного образованиями долины Сан-Луне и гор Сан-Хуан. По мере удаления от поднятий системы Колорадо позднепалеозойские отложения становятся менее мощными и более тонкозернистыми. Некоторые из них еще представлены песчаниками и красноцветами, но материал их был принесен издали, а не с соседних поднятий;среди них имеются довольно широко распространенные свиты морских отложений. Из них заслуживают упоминания известняки Кайбаб (включая известняки Торовип), которые образуют край Большого каньона и распространены в большинстве районов южной части плато Колорадо, и формация Фосфориа, представленная глинистыми сланцами, кремнистыми сланцами, фосфороносными породами и известняками; породы формации покрывают обширную территорию в юго-восточном Айдахо, в западном Вайоминге и в смежных штатах. Оба комплекса имеют пермский возраст, причем формация Фосфориа несколько моложе известняков Кайбаб.

В пределах рассматриваемого региона образовался по крайней мере один крупный бассейн хемогенных осадков, представленный формацией Парадокс, которая распространена в северо-восточной части плато Колорадо вдоль юго-западного края геоантиклинали Анкомпагре. Формация Парадокс содержит мощные пласты соли и гипса, аккумулировавшиеся в бассейне, который, вероятно, был изолирован в результате поднятия хребтов системы Колорадо. Отложения формации Парадокс выходят на поверхность главным образом в замечательной серии антиклиналей, образованных в результате пластического течения материала соляных пластов в процессе последующих деформаций.

К раннемезозойскому времени активность коры в пределах системы Колорадо в основном замерла. Хребты системы были срезаны и в конечном счете захоронены под триасовыми и юрскими отложениями. Тем не менее «шрам» в созданной таким образом континентальной платформе остался ослабленной зоной, в пределах которой проявились новые формы дислокаций, когда регион был вновь подвергнут воздействию внутрикоровых сил. Хотя область Восточных хребтов и плато в конце палеозоя и в самом начале мезозойского времени вернулась к состоянию покоя, это время представляло собой только интерлюдию между орогениями. С наступлением мезозойского времени силы коры вновь активизировались и началась великая кордильерская деформация.

Породы мезозоя. Последовательность более высоко расположенных в разрезе формаций, хорошо видна при переходе от края каньона к северу через плато Кайбаб, по направлению к высоким плато Юты. Свиты в этом направлении полого погружаются, но поверхность земли повышается до высоты 3000 м и более, так что над известняками Кайбаб появляются все более высокие по разрезу мезозойские формации, частью малоустойчивые, частью же прочные и образующие скалистые уступы; таким образом, восходящий разрез этих формации предстает здесь в виде серии гигантских ступеней. Мезозойский разрез по-своему столь же изумителен, как и палеозойский разрез, который подстилает его в Большом каньоне, но в отличие от него обнажается не в стенках одного каньона, а растянут на протяжении 25 или 30 миль.

В южной Юте уступы были названы по твоей окраске. Таким образом, снизу вверх, с юга на север, обнажаются: низкие Шоколадные уступы, более высокие ярко-красные уступы и очень массивные белые устуны, которые образуют скалу у Сионского каньона. Выше над ними располагаются менее массивные, лучше стратифицированные серые уступы, которые на более высоких плато венчаются розовыми уступами (скала у каньона Брис).Скалистые уступы - одни из наиболее замечательных особенностей страны плато - повторяются во многих местах, где в разрезе появляются соответствующие формации.

Ярко-красные и белые уступы образованы песчаниками Уингейт и Навахо, из которых нижние окрашены в красноватый цвет. Каждый уступ сложен одной из формаций разреза мезозойских и более поздних пород. Шоколадные уступы слагаются конгломератами Шинарамп триаса, которые подстилаются и перекрываются менее устойчивыми к выветриванию триасовыми красноцветами формаций Монкопи и Чайнл.

Песчаники Уингейт и Навахо в основном представляют собой отложения больших ископаемых песчаных дюн, образовавшихся в пустыне юрского времени; в настоящее время они вновь выступают на поверхность в пустынном районе. На многих участках плато ниши в этих песчаниках, расположенные на утесах или на вершинах столовых возвышенностей с отвесными стенами, использовались индейцами в качестве жилищ.

Триасовые и юрские породы, подобные только что описанным, протягиваются на значительное расстояние через Восточные хребты и плато. Нижняя часть их почти повсеместно окрашена в красный цвет, но выше эта окраска сменяется белой; обе части комплекса были образованы в значительной степени в континентальных и, возможно, в пустынных условиях. Отложения на востоке, за регионом Скалистых гор, у края Великих равнин, имеют незначительную мощность, но вблизи западного края плато Колорадо у края миогеосинклинали, где появляются отдельные прослои морских отложений, они имеют мощность от 900 до 1500 м. К северу от плато, в Центральных и Северных Скалистых горах, морские юрские отложения пользуются широким распространением, но не достигают больших мощностей; они известны здесь под различными названиями: формации Санданс, Эллис и Ферни.

Триасовые и юрские отложения несколько напоминают выклинивающиеся толщи обломочных пород, которые распространяются от Аппалачской геосинклинали в пределы ее форланда. Сходство не является полным, но довольно заметно для юрского комплекса, мощные песчаники которого образовались за отчет сноса материала с Запада, где в это время начиналась невадская орогения. Выклинивающиеся обломочные толщи Кордильер лучше всего представлены в расположенных выше по разрезу меловых отложениях.

Если рассмотреть палеогеографические карты в любом из учебников исторической геологии, можно обнаружить, что в течение мелового времени, и особенно в течение его второй половины, в северном направлении от Мексиканского залива к Арктике, вдоль восточного края региона Кордильер, протягивалась Широкая полоса открытого моря, покрывавшего большую часть территории Восточных хребтов п плато и Внутренние низменности вплоть до Канзаса, Айовы и Миннесоты. На западе море не протягивалось дальше центральной Юты или лишь немного заходило за плато Колорадо.

Меловые отложения, образовавшиеся в этом море, представляют собой, по существу, серию выклинивающихся толщ, связанных с развитием Кордильер на западе в позднемезозойское время, в связи с чем они заслуживают рассмотрения. Анализ лучше всего начать с восточного края полосы выходов отложений в пределах Внутренних низменностей и далее продолжить изучение пород в западном направлении.

Современный восточный край области развития мела, по-видимому, почти соответствует первоначальной восточной границе меловых отложений.

В Айове и Канзасе мощность мела не превышает нескольких сот или тысячи футов. Разрез начинается трансгрессивным горизонтом базальных песчаников (песчаники Дакота), над которым залегает толща чередующихся прослоев известняков и глинистых сланцев, включающая известняки Гринхорн и мел Ниобрара внизу и глинистые сланцы Пьерр вверху.

Дальше на западе, вблизи фронта Скалистых гор в Колорадо, мощность отложений возрастает до 2000 или 3000 м, главным образом за счет глинистых сланцев. Две свиты известняков - известняки Гринхорн и Ниобрара - сохраняются, но на небольшом расстоянии в западном направлении постепенно замещаются глинистыми сланцами. В кровле разреза залегают морские песчаники Фокс-Хилл, сменяющиеся континентальными слоями Ларами самых верхов мела.

За фронтом Скалистых гор среди глинистых сланцев появляются прослои песчаников, которые образуют выступы и обычно группируются на определенных уровнях в разрезе. В верхней части разреза песчаники представлены широко распространенной формацией Меса-Верде; ниже по разрезу располагается формация Фронтир, развитая главным образом в Вайоминге.

На востоке песчаники имеют морское происхождение, но в западном направлении, где мощность возрастает, они переходят в выклинивающиеся обломочные толщи и содержат континентальные прослои с углем. У западного края плато Колорадо меловые отложения достигают мощности от 4500 до 6000 м и большая часть их является континентальной. Морские глины в основном выклиниваются, и угленосные породы переходят в грубые конгломераты, состоящие из обломков пород более древних мезозойских и палеозойских формаций, сносившихся с участка Большого бассейна, располагавшегося в непосредственной близости на западе. Под некоторыми свитами наблюдаются несогласия; конгломераты ложатся на эродированные и даже запрокинутые слои нижележащих отложений. Вдоль окраины гор Уосатч несогласно залегающие слои перекрывают неровную поверхность сильно деформированных более древних пород; такие слои, по существу, представляют собой предгорные отложения, образовавшиеся вдоль основания недавно поднятых горных областей.

При пересечении комплекса отложений мелового морского «пролива» наблюдаются маломощные трансгрессивные морские отложения восточной окраины этого моря, содержащие большое количество известняков; мощные преимущественно глинистые морские отложения у современного фронта Скалистых гор, вблизи центральной части моря, и, далее, более мощные грубые континентальные слои у западного края моря, очевидно отложившиеся вдоль фронта горного пояса, находившегося в процессе развития.

О распространении меловых отложений дальше на запад, в пределы Большого бассейна, имеются весьма скудные сведения. Кое-где в восточной части бассейна, до Центральной Невады, на сильно деформированных более древних породах лежат останцы грубых конгломератов и других континентальных образований, которые местами содержат пресноводную меловую фауну. Весьма вероятно, что эти отложения были распространены не намного шире, чем их современные выходы, и образовались в локальных депрессиях в горном поясе.

Последовательность пород в Большого каньона. Здесь уместно отклониться от основной темы настоящего раздела и заглянуть несколько вперед, занявшись описанием Большого каньона и пород, которые в нем обнажаются, а также геологической истории, о которой они рассказывают.

Страна плато северной Аризоны имеет облик, характерный для возвышенного региона, бедного осадками; она отличается рельефом умеренной сложности; более низкие участки заняты голой пустыней, несколько выше располагаются рощи можжевельника и сосны, а наиболее высокие районы покрыты еловыми лесами. Одни из наиболее возвышенных участков региона - плато Коконино и Кайбаб поднимаются до высоты 2100и 2470 м соответственно. Здесь, на территории, занимающей примерно 160 км в длину и 40 км в ширину, породы, слагающие плато, подняты выше, чем где-либо в другом месте. Согласно Пауэллу, «Кайбаб» - индейское слово, означающее «гора, лежащая на своем боку»; это выражение очень точно передает форму этой огромной выпуклости на поверхности плато.

Плато северной Аризоны венчается частично наиболее высокими в разрезе палеозоя известняками, частично же самыми низкими в мезозойском разрезе красноцветами, которые повсюду на обширных территориях залегают так полого, что на поверхность выходят лишь небольшие мощности свит. На поверхности плато почти невозможно получить сведения относительно подстилающих пород или структур. В Техасе такие данные были получены с помощью глубокого бурения. Хотя в рассматриваемом регионе имеется пока мало буровых скважин, здесь нам помогает сама река Колорадо, прорезающая наиболее возвышенную часть региона. Обнажающийся в Большом каньоне громадный разрез нижележащих пород имеет мощность, равную целой миле. Здесь вскрыты все породы палеозоя и позднего докембрия, а также основание, сложенное породами раннего докембрия.

Более чем наполовину верхняя часть откоса каньона сложена палеозойскими осадочными породами, которые спускаются в глубь каньона рядом исполинских ступеней.

Края каньона сложены известняками Кайбаб№ пермского возраста, которые подстилаются (сверху вниз) песчаниками Коконино, глинистыми сланцами Хермит и красноцветами Супай, также относящимися к перми. Кайбабские и коконинские породы образуют длинные скалистые обрывы, а хермитские и супайские породы - серии ступеней, в нижней части расширяющихся в широкую террасу или уступ, названный Эспланадой.

Ниже красноцветов Супай располагается другой длинный скалистый обрыв - сложенный известняками Редуолл миссисипского возраста. В действительности известняки Редуолл не окрашены в красный цвет, как можно было бы ожидать, судя по их названию. Это обыкновенные серые морские известняки, и лишь поверхность их окрашена красными глинистыми наносами, вымываемыми из лежащих над ними красноцветов Супай.

Под утесами, сложенными известняками Редуолл, имеется другой ряд ступеней - образованных группой Тонто кембрийского возраста. Эти ступени спускаются глубоко в каньон к широкой террасе - платформе Тонто, поверхность которой залегает на базальном слое группы Тонто - песчаниках Тепит.

Таким образом, в разрезе Большого каньона представлен весь отрезок палеозойской времени - от кембрия до перми. Однако характерно, что здесь не были упомянуты многие палеозойские системы, а именно пенсильваний, который должен был бы находиться между красноцветами Супай и известняками Редуолл, а также девон, силур и ордовик, которые должны были бы располагаться между известняками Редуолл и группой Тонто. Все палеозойские свиты в каньоне лежат параллельно друг другу и кажутся согласными, хотя в разрезе имеются проблемы; каждый из пробелов отвечает перерыву, т.е. интервалу времени, отложения которого не сохранялись; таким образом, летопись осадконакопления оказывается неполной. К контактам между краноцветами Супай и известняками Редуолл и между известняками Редуолл и группой Тонто, где отмечаются эти проблемы в летописи, приурочены стратиграфические несогласия.

В некоторых участках Страны каньонов летопись частично пополняется. Местами в карманах и промоинах на поверхности группы Тонто лежат девонские отложения (известняки Темпл-Батт), а в западной части каньона между известняками Редуолл и красноцветами Супай вклиниваются пенсильванские известняки. Но никаких следов отложений ордовикского и силурийского периодов в настоящее время в пределах региона не сохранилось.

Песчаники Тенит группы Тонто, или начальные отложения кембрия, имеют иные взаимоотношения с залегающими ниже породами. Во многих частях каньона они лежат с угловым несогласием на срезанных эрозией головах слоев круто наклоненных, темных , перетертых метаморфических пород древнего облика - на сланцах Вишну, представляющих собой основание из пород раннего докембрия, на котором базируются вся поверхностная структура региона плато. Как отмечалось ранее, прорывающие эти породы интрузивы имеют возраст около 1350 млн. лет.

Но и местами песчаники Тепит подстилаются другими породами - слоями серии Гранд-Каньон. Как и в случае контакта с комплексом Вишну, песчаники Тепит лежат на серии Гранд-Каньон с угловым несогласием, но здесь одна осадочная серия залегает на другой, также осадочной серии, которая ранее была дислоцирована, разорвана сбросами и затем срезана эрозией(фиг. 56). Серия Гранд-Каньон, подобно песчаникам Тепит, лежит на сланцев Вишену с угловым несогласием. Дислокации и развитие сбросов в породах серии Гранд-Каньон, несомненно, привели к возникновению блоковых гор, подобных горам, существовавшим в регионе Кордильер в последующее время, однако эти горы были снивелированы эрозией до наступления кембрия ложатся в равной мере несогласно либо на комплекс Вишну, либо на серию Гранд-Каньон.

Серия Гранд-Каньон состоит из двух частей - из групп Анкар и Чуар. Нижняя группа Анкар, которая лучше всего обнажена в каньоне, слагается известняками, песчаниками и красными глинистыми сланцами. Верхняя группа Чуар сохранилась в разрезе над группой Анкар лишь в восточной части каньон и сложена преимущественно глинистыми сланцами, но в нижней части содержит несколько прослоев лав. Если сложить мощности этих двух различных частей серии Гранд-Каньон, то общая мощности серии составит более 3600 м, что примерно в три раза больше мощности залегающих над нею палеозойских пород.

Вулканизм и плутонизм

Большой Каньон реки Колорадо представляет ущелье, прорезающие всю равнину и дающее много боковых ветвей. Глубина его 2000 м, стены падают почти отвесно. В долине Торовеап в горизонтальных пластах, образующих голую стену высотой в 800 м, видны тонкие базальтовые жилы. Множество жил прорезают и самый Каньон. Одна из них простирается до поверхности нижнего плато, так называемой Эспланады, где стоит вулканический конус, с характерным слоистым строением. Он прорезан в середине трещиной, которая увеличилась потом от размывания и разбила пик на две половины. Выброшенные этим вулканом лавы низвергались с плато на дно Каньона, т.е. на глубину 600 и 800 м и образовали величественные лавопады. Там они текли на протяжении нескольких миль по руслу реки, которое и было однажды загромождено ими на 120 м. Но река размыла лавовые массы, и глубина Каньона снова увеличилась до прежних размеров. Поразительную картину представляет так называемый «Трон Вулкана», где лава низвергалась в глубину с высоты плато Уинкарет: «здесь история прошлого рассказана так ясно, что и ребенок прочтет ее» (Дуттон). Гораздо труднее понять, как базальтовая лава могла подняться в этих узких трещинах на такую высоту, как она не за- стыла на стенах трещин и не заперла их.

Число кратеров, относящихся к последнему периоду вулканической деятельности, достигает к северу от р. Колорадо приблизительно 150. Размеры большей части их незначительны, только некоторые конуса достигают 210--245 м в высоту. Хотя в общем они разбросаны в беспорядке в различных местах плато, но в большинстве случаев в них можно подметить следы рядового расположения. Замечательно, что все эти горы, за исключением «Трона Вулкана», удалены от главных линий сбросов и предпочтительно располагаются на незначительных трещинах. Лава свежа в такой же степени, как потоки Везувия, выброшенные 20--30 лет назад. На поверхности лежит пемза. Дуттон предполагает, что последние извержения происходили уже после того, как испанцы завладели страной, и считает возможным новое пробуждение вулканической деятельности.

В кайнозое проявлялась активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся излияниями лавовых потоков и выбросом большого количества вулканического пепла, с образованием конусов золы с обеих сторон каньона. Лавовые потоки лились каскадом по бортам каньона, достигали дна каньона, тем самым перекрывая русло реки Колорадо. Это происходило неоднократно. Лавовые потоки, перекрывшие русло реки создавали своеобразные дамбы, и образовывались озёра, которые простирались вверх по течению до современного Моаба. Со временем река прорезала естественную преграду, и возникшие при этом пороги остались и поныне. Кратер Заката, прорвавшийся в 1064 году н. э., является довольно убедительным свидетельством продолжающейся геологической деятельности нашей планеты.

История развития Большого океана

В архее и раннем протерозое на территории, где сейчас расположен Большой каньон было море. В конце раннего протерозоя море отступило и в результате орогенеза на месте морского бассейна впервые возникли складчатые сооружения.

В результате эрозии, возникшие складчатые сооружения были разрушены, и образовался пенеплен. В начале позднего протерозоя в результате трансгрессии моря на этой плоской равнине стали накапливаться морские осадки, которые на данный момент слагают надгруппу Гранд-каньон. В состав осадочных толщ позднего протерозоя входят конгломераты, известняки, глинистые сланцы, кварциты, песчаники и аргиллиты, накапливавшиеся в условиях мелкого тропического моря, а также прослои базальтовых лав в верхней части.

В конце позднего протерозоя накопившиеся осадочные толщи были разбиты сбросами и наклонены вдоль разломов, образуя горные цепи, состоящие из ряда тектонических блоков. В свою очередь, эти горные цепи были разрушены эрозией, и вновь образовался пенеплен. Сейчас эта выровненная горизонтальная поверхность выражена угловым несогласием между докембрийскими и палеозойскими породами.

В кембрийском периоде на данной территории происходила трансгрессия моря. Об этом свидетельствует уплощённая галька, найденная вдоль докембрийско-кембрийского несогласия. Отложения кембрия накапливались в мелком теплом море, вода в котором была богата питательным веществом. Этот факт объясняет наличие в кембрийских осадках большого количества ископаемых морских организмов. Вначале отложения происходили вдоль береговой линии, и накапливался песок. Затем море продвигалось всё дальше вглубь континента, и осаждался ил. По мере продвижения моря вглубь континента, условия осадконакопления становились более спокойными, и происходило осаждение известняков. К концу кембрийского периода море отступило.

В большом каньоне нет отложений ордовикского и силурийского периода. Они либо не отлагались вообще, либо были полностью удалены эрозией.

На кровле кембрийских отложений - мелкие каналы, заполненные девонскими известняками. Известняки пурпурного цвета сменяются на западе белыми и серыми доломитами. Они накапливались в устьях речных долин, в приливно-отливной зоне и в мелководном море, что свидетельствует о новой трансгрессии.

В каменноугольном периоде произошло следующее отступление и наступление моря, и в течение Миссисипия накапливались известняки и доломиты, богатые остатками морских организмов. Широкое распространение морских организмов свидетельствует о том, что море в это время было мелководным и тёплым, а вода в нём хорошо пропускала свет. Кровля отложений Миссисипия неровная, с многочисленными полостями растворения, карстовыми воронками и подземными каналами. Эти неровности говорят об отступлении моря и о тёплом гумидном климате этого времени. На эродированной поверхности известняков - небольшие обрывки или линзы морских осадков, отложенных в каналах древних потоков. Они содержат остатки растений и морских беспозвоночных. Это указывает на то, что системы потоков были затоплены продвигающимся морем, что превратило их в серии эстуарий.

Между отложениями Миссисипия и Пенсильвания - значительное стратиграфическое несогласие от 15 до 20 млн лет. В течение Пенсильвания в тёплой мелководной морской среде, а так же в приливно-отливной зоне и в речных поймах отлагались известняки, алевролиты, песчаники и доломиты. Смена морской среды на речную пойму свидетельствует об отступлении моря.

В ранней Перми на данной территории была прибрежная приливно-отливная зона и мелководное море, то есть море вновь вернулось на территорию каньона. В этих условиях на размытой поверхности пенсильванских отложений накапливались песчаники, алевролиты, конгломераты и известняки.

В средней Перми море отступило, и в полузасушливых континентальных условиях накапливались пойменные отложения, представленные алевролитами, илом и мелкозернистым песком. На поверхности этих отложений наблюдаются трещины усыхания, заполненные вышележащими песчаниками. Эти песчаники были отложены не водой, а ветром, так как в это время здесь была песчаная пустыня. Затем море вернулось, и в западной части большого каньона эти песчаники представлены прибрежными дюнами. В условиях внутреннего моря, а затем в приливно-отливной зоне накапливались известняки, песчаники, алевролиты, кремнистые сланцы и гипс. Присутствие гипса свидетельствует о том, что мелководная морская среда преобладала в это время.

В поздней Перми, с начала в условиях мелководного теплого моря, а затем в засушливой приливно-отливной зоне, накапливались известняки, песчаники, алевролиты, кремнистые сланцы и гипс. То есть море постепенно отступало.

В Мезозое накопление осадков происходило не на всей территории. Среди малораспространённых мезозойских отложений выделяется формация Моенкопи. Эти отложения накапливались в речных поймах в полузасушливом климате. Они представлены песчаниками, алевролитами и глинистыми сланцами. А также на разных участках каньона встречаются триасовые континентальные красноцветные отложения, песчаные отложения дюн юры и различные обломочные отложения мела.

Около 10 млн лет назад область между Большим Соленым озером на севере и Фениксом на юге стала подниматься, но неравномерно, так, что получилось нечто вроде огромного низкого купола с множеством впадин. Высота местности, где теперь расположен Большой Каньон, возросла с 2 тысяч до 3 тысяч метров.

До образования купола тут были две обособленных речных системы: «прото-Нижняя Колорадо» (называемая также системой Хуалапаи) западнее купола и «прото-Верхняя Колорадо» - восточнее. Западная система начиналась примерно там, где теперь находится озеро Мид, и впадала в Калифорнийский залив. «Прото-Верхняя Колорадо» брала начало в истоках нынешней реки, текла на юго-восток по долине Литл-Колорадо и вливались, вероятно, в обширное озеро. Сначала река Колорадо (западная) текла по равнине. В результате движения земной коры плато Колорадо поднялось, и изменился угол наклона течения реки, вследствие чего увеличилась её скорость и способность разрушать породу, лежащую на её пути. Осадки стали обильнее, а русла рек круче. «Прото-Нижняя», или Западная, Колорадо вместе со своими истоками все глубже врезалась в земную кору в районе поднятия. Наконец один из притоков дотянулся до Восточной Колорадо и перехватил ее воды. Верховья Восточной Колорадо стали питать новое русло, да и нижнее течение, известное ныне как Литл-Колорадо, повернуло вспять, поскольку наклон в сторону недавно образованного колорадского каньона был намного сильнее наклона на юго-восток. Возросший сток Колорадо усилил её разрушающее действие и образовался Большой каньон. Произошло это около 5--6 млн лет назад.

Река Колорадо сыграла большую роль в формировании Большого каньона. Река Колорадо берет начало в Скалистых горах штата Колорадо и течёт преимущественно на юго-запад, вплоть до водохранилища Мид на границе Аризоны и Невады, откуда резко поворачивает на юг и течёт в этом направлении уже вплоть до своего устья. Пересекая границу с Мексикой, река Колорадо образует обширную дельту, впадая в Калифорнийский залив Тихого океана.

Заключение

В заключение я бы хотел добавить, что в ходе написания курсовой работы я пополнил свои знания, связанные с изучением истории геологического развития Большого Каньона и многое узнал об истории развития Земли. В целом я доволен своей курсовой реферативной работой и тем, как она сделана, потому что я имел возможность использовать современные источники знаний по данной теме.

Размещено на Allbest.ru