Geologi i Bryce Canyon-området
Den exponerade geologin i Bryce Canyon-området i Utah visar ett rekord av avlagringar som täcker den sista delen av kritaperioden och den första hälften av den kenozoiska eran i den delen av Nordamerika . Den uråldriga avsättningsmiljön i regionen kring vad som nu är Bryce Canyon National Park varierade från det varma grunda havet (kallat Cretaceous Seaway ) där Dakotasandstenen och Tropic Shale deponerades till de svala bäckarna och sjöarna som bidrog med sediment till det färgstarka Claron Formation som dominerar parkens amfiteatrar.
Andra formationer bildades också men eroderades mestadels efter upplyftningen från Laramide-orogenin som startade för cirka 70 miljoner år sedan ( mya ). Denna händelse höjde Klippiga bergen långt österut och orsakade en reträtt av havet som täckte Bryce Canyon-området. Efter att Laramide-bergsbyggnaden tog slut, cirka 15 mya, började en stor del av västra Nordamerika sträckas ut i den närliggande Basin and Range- topografin. Det större Bryce-området lyftes upp som en del av Högplatåerna av samma krafter. Upplyftningen av Coloradoplatåerna och öppnandet av Kaliforniens golf med 5 mya förändrade dräneringen av Coloradofloden och dess bifloder, inklusive Pariafloden , som eroderar framåt mellan två platåer som gränsar till parken. Upplyftningen orsakade bildandet av vertikala leder som senare företrädesvis eroderades för att bilda de fristående topparna som kallas hoodoos , badlands och monoliter som vi ser idag.
De formationer som exponeras i parkens område är en del av Grand Staircase . De äldsta medlemmarna av denna supersekvens av stenenheter är exponerade i Grand Canyon , de mellanliggande i Zion National Park , och dess yngsta delar är blottade i Bryce Canyon-området. En liten överlappning sker i och runt varje park.
Stora trappan
Stenarna som exponeras i Bryce Canyon är cirka 100 miljoner år yngre än de i närliggande Zion National Park , och klipporna som exponeras i Zion är yngre än de i Grand Canyon i söder.
Det finns dock delade bergenheter mellan alla tre, vilket skapar en översekvens av formationer som geologer kallar Grand Staircase. Tillsammans registrerar formationerna av Grand Staircase nästan 2000 miljoner år av jordens historia. Bryce Canyons formationer är de yngsta kända enheterna i Grand Staircase. Yngre bergarter, om de någonsin funnits, har tagits bort genom erosion .
Krita Seaway
Förskott
I krita spred sig en grund sjöväg in i det inre av Nordamerika från Mexikanska golfen i söder till Utah och senare till Ishavet längst i norr. Geologer kallar detta grunda hav för Krita Seaway eller Western Interior Seaway. Sjövägen delade Nordamerika i två halvor: en östlig del dominerad av de redan forntida Appalacherna och en västlig del som huvudsakligen bestod av de fortfarande växande Sevierbergen; bildas av grunda dragkraftsförkastningar orsakade av Sevier-orogenin . När strandlinjen rörde sig fram och tillbaka, växlade Bryce-området från att vara en del av Sevier-landmassan till att vara under Krita Seaway. Omväxlande lager av icke-marina, tidvatten- och marina sediment låg ovanpå varandra som ett resultat.
Konglomerat , siltsten och fossilrik sandsten som tillsammans är upp till 300 fot (90 m) tjocka markerar ankomsten av Krita Seaway . Kallas Dakota Sandstone , det är den äldsta formationen exponerad i Bryce Canyon-området men den yngsta exponerad i Zion och Kolob canyons-området i sydväst. Rikliga mängder förstenat trä , ostronbäddar som innehåller miljontals fossiler och kol finns alla i Dakota. I Bryce Canyon-området kan denna formation ses i Paria Valley där den återfinns som en lithifierad filtsand som troligen ackumulerats på stränder , i laguner och vidsträckta kolproducerande träsk när den krita sjövägen trängdes över (avancerat inåt landet) över regionen och drog sig senare tillbaka. Den sitter oöverensstämmande på mycket äldre juraformationer som inte är exponerade i det omedelbara området (se geologin för Sion- och Kolob-ravinerna för en diskussion om dessa äldre sediment).
Lera och slam avsattes ovanpå Dakotaformationen när sjövägen blev djupare och lugnare i området. Den resulterande mörkgrå till svarta tropiska skiffern registrerar den maximala överträdelsen av sjövägen in i Utah och är 300 m tjock i Paria Amphitheater. Den bildar de obeväxta badlandsområdena som ses i Tropic Valley och är kanske den mest fossilrika formationen i området; innehållande många raka skal och lindade ammoniter .
Reträtt
Krita Seaway drog sig redan tillbaka österut och söderut när den lokalt 1 700 fot (500 m) tjocka Straight Cliffs-formationen avsattes. Dess medlemmar representerar olika stadier i denna process. Den klippbildande sandstenen från Tibbet Canyon Member deponerades på ett lämpligt sätt ovanpå den tropiska skiffern i grunda marina och senare strandmiljöer. Skiffer och sandsten från Smoky Hollow Member deponerades ovanpå dess basala lager av kolrik lersten i kustträsk och laguner vid havets strand. Medan de omväxlande lagren av skiffer och sandsten blandat med massiva kolavlagringar från John Henry Member lades ner i träsk, laguner och flodmiljöer , finns en medlem, dropptanken, inte i Bryce Canyon-området. Denna formation eroderar till nästan obestigbara klippor och branter av vitaktiga till gulgrå sandstenar med jämförelsevis tunna inbäddade lager av skiffer och lersten. Hajtänder finns i de nedre delarna av formationen.
Sjöar och östströmmande floder blev den dominerande viloplatsen för sediment efter att krita sjövägen drog sig tillbaka. Skiffrarna och sandstenarna från den lokalt 200 fot (200 m) tjocka Wahweap-formationen deponerades i rörligt vatten (fluvial miljö). Denna formation är en del av Grey Cliffs of the Grand Staircase som nämnts tidigare. Den innehåller rikligt med fossiler av ryggradsdjur , inklusive dinosaurier som hadrosaurierna .
Kontinental avsättning
Översvämningsslätter lyfts och eroderar
En översvämningsslätt som korsas av floder och sjöar utvecklades i området. Lera och sand samlades i denna miljö för att bli de grå sandstenarna och lerstenarna i Kaiparowits-formationen . Denna formation är upp till 100 fot (30 m) tjock i Bryce Canyon-området, men andra delar av Kaiparowits i regionen är flera hundra fot (tiotals meter) tjocka. Två formationer, Canaan Peak och Pine Hollow, sitter på toppen av Kaiparowits någon annanstans i regionen men saknas i Bryce Canyon-området. Sandstenarna och konglomeraten i dessa formationer registrerar ström- och flodavlagringar med början i Paleocene -epoken.
Upplyftning orsakad av en bergsbyggnadsepisod som kallas Laramide-orogeni varade från den sena kritatiden omkring 70 mya till tidig paleocen. Detta hissade de en gång lägre höglanden mot himlen medan lågt liggande bassänger mellan dem gradvis avtog. Kompression från Laramide-händelsen deformerade marken i området för att bilda Bryce Canyon-antilinjen med upp till 5° doppning. Alla formationerna Canaan Peak, Pine Hollow, Kaiparowits och Waheap, tillsammans med en del av de underliggande raka klipporna, avlägsnades från antiklinans krön genom erosion innan Claron-formationen deponerades. En vinklad oöverensstämmelse föreligger därför längs anticlinens krön. Parken ligger också på den västra flanken av den mycket större Kaibab-höjningen, som också bildades som ett resultat av Laramiden.
Claron översvämningsslätt och sjösystem
Upplyftningen från Laramiden pausades kort under eocenen . Slingrande bäckar flödade sakta över de breda och nästan särpräglade slätterna. Periodiska men omfattande översvämningar översvämmade stora områden kanske en gång vart 1 000:e år; sprider lera, kullerstenar och fint silt över slätterna. Erosion skar in dessa avlagringar mellan översvämningar och växttillväxt var riklig. Oxidation av järnet i leran och slam förvandlade jorden till hematit , vilket gav den en rosa och röd nyans. Dessa sediment litifierades senare till den upp till 700 fot (200 m) tjocka rosa medlemmen av den lokalt eocenåldrade Claron-formationen (tidigare kallad Wasatch-formationen). Kanaliserade konglomerat av denna medlem kan lätt ses i Red Canyon längs State Route 12 medan dess silt och mudstones utgör de flesta av parkens ömtåliga och färgglada spiror som kallas hoodoos . Geologen Clarence Dutton kallade den järnoxidrika nedre delen av Claron för Pink Cliffs- serien på grund av dess färgglada utseende.
Ett stort system av grunda men expansiva sjöar och tillhörande deltan täckte flera tusen kvadratkilometer av vad som nu är nordvästra Colorado och sydvästra Utah och Wyoming . Dessa sjöar existerade från paleocen till mitten av oligocen men spred sig inte till Bryce Canyon-området förrän eocen tid. Stora mängder sjöbottensediment lades ner i detta system under de 20 miljoner år som dess existens ägde rum från cirka 60 till 40 mya. Klimatförändringar och cykler gjorde att sjöarna i systemet expanderade och krympte med tiden. När de gjorde det lämnade de bäddar av olika tjocklek och sammansättning staplade ovanpå varandra;
- olika sand- och kullerstensavlagringar nära stranden,
- kalciumfattig lera längre från stranden,
- kalciumrik lera på djupare vatten, och
- På de djupaste vattnen avsattes rena kalkavfall.
Den kalkiga vätskan och leran litifierades senare till kalkstenen och den inbäddade siltstenen i den upp till 300 fot (90 m) tjocka White Member of the Claron. Denna medlem eroderar till vitfärgade monoliter som bara finns på de högsta höjderna av Paunsaugunt-platån . Fossiler är sällsynta i White Member och består huvudsakligen av sötvattenssniglar och musslor , vilket tyder på att sjöarna försörjde lite liv. De flesta valv och naturliga broar i parken, inklusive den berömda Natural Bridge , ristades från sandstensbäddar i Claron.
Marysvale vulkaner
En lucka i det geologiska rekordet efter avsättningen av Claron-formationen avbröts 34 till 31 mya av utbrott från det närliggande vulkaniska fältet Marysvale, som ligger nordväst om parken. Vulkanaska och lava från dessa flöden finns mindre än 20 miles (30 km) från Bryce Canyon, men åtminstone en del vulkaniskt material deponerades sannolikt direkt i parkområdet för att senare avlägsnas genom erosion.
Det mesta av aktiviteten vid Marysvales vulkaniska fält inträffade under tre separata intervall; ~34–22 mya, 22–14 mya och 9–5 mya. Dacites och andesiter bröt ut ovanför en framväxande batholit under det första intervallet. Kristallrik aska från den 27 miljoner år gamla (myo) Three Creeks-calderan, 24 myo Big John-caldera och 23 myo Monroe Peak-caldera härdad till tuff . De andra och tredje intervallen såg utbrott av stora mängder ryoliter . Alkali -rik rhyolit bröt ut i det andra intervallet från 19 myo Mount Belknap kalderan.
Marysvales vulkaniska fält kollapsade under sin egen vikt runt 20 mya; troligtvis på grund av svagheter i evaporiterna i Carmelformationen cirka 5 000 fot (2 000 m) nedanför. Vikning och förkastning av Claron-formationen från kollapsen skapade Ruby's Inn-framstöt. En lätt nedvarv som löper öst–väst och vinkelrätt mot dragrörelsen som kallas Bryce syncline skapades också. Vulkanaktiviteten i Marysvale och Bryce-området upphörde för cirka 500 000 år sedan. Basaltiska stenar av samma ålder kan ses längs Sevier-förkastningen nära ingången till Red Canyon; de mörkfärgade vulkaniska stenarna har förskjutits av förkastningen cirka 900 fot (300 m) och är nu i direkt kontakt med den mycket äldre Claron-formationen.
Sen kenozoisk tektonik
Bildandet av de höga platåerna
Yngre bergenheter lades ner men avlägsnades mestadels genom efterföljande höjningsaccelererad erosion. Utklipp av dessa formationer finns i den norra delen av parken och på några ställen på platåkanten. Bland dessa finns den 50 till 100 fot (20 till 30 m) tjocka Oligocene eller Miocen -åldrade Boat Mesa Conglomerat och pliocen till tidig Pleistocen -åldrad Sevier River Formation. Båten Mesa består mestadels av konglomerat med mindre mängder sandsten och en del kalksten från sjöar, som representerar bäckar och översvämningsavlagringar. Den brungrå sandstenen och grusen från Sevier River Formation lades ner i dalar som var en del av Sevier Rivers avloppssystem.
Omkring 15 mya under miocen tid var spänningskrafterna i Nevada i väster så stora att skorpan spreds tunn, vilket skapade Basin and Range Province . Samma krafter segmenterade det som nu är den västra delen av Coloradoplatån i nio olika mindre platåer, inklusive Paunsaugunt som parken ligger på. Långa, nord-sydliga normala förkastningar var antingen nyskapade eller återaktiverades från äldre befintliga förkastningar; en platå reste sig på ena sidan av varje förkastning medan dalar sjönk på den andra när jordskorpan sträcktes ut i öst–västlig riktning. Två av dessa förkastningar band Paunsaugunt-platån; Sevier i väster och Paunsaugunt i öster. Rörelse längs dessa två förkastningar har förskjutit Claron-formationen med 2 000 fot (600 m) i förhållande till Paria- och Sevier-dalarna.
Orkanförkastningen markerar den västra kanten av Markagunt-platån och är den topografiska gränsen mellan Basin and Range och Colorado Plateaus-provinserna . Cedar Breaks National Monument , som delar nästan samma exponerade geologi och erosionsegenskaper som Bryce Canyon National Park, ligger på den västra kanten av Markagunt.
Hela Coloradoplatån började sedan höjas från nära havsnivån till flera tusen fot (över en kilometer) i höjd. En alternativ teori är att Laramide-orogenin lyfte upp det som idag är Basin and Range och Coloradoplatån och att spänningskrafterna som bildade Basin and Range fick den regionen att avta i förhållande till Coloradoplatån. Oavsett ordningen på händelserna var High Plateau-regionen på Coloradoplatån vid det här laget nästan komplett.
Modern dränering och erosion
Dräneringen av Coloradoplatån förändrades avsevärt genom öppnandet av Kaliforniens golf . Rifting slet Baja California Peninsula nordväst från det mexikanska fastlandet med start omkring 10 till 5 mya. Den fäderneärvda Coloradofloden svarade på den regionala nedåtriktningen genom att ta en genväg till havet genom att rinna ut i den nya viken. Detta minskade avsevärt avståndet från flodens källvatten och dess delta vid havet. Vatten i Colorado och dess bifloder rörde sig snabbare som ett resultat och skär ner djupare, vilket skapade canyonland-topografin.
Bildandet av ungefär det nuvarande djupet av Coloradoflodens Grand Canyon med 1,2 mya fick ytterligare dess bifloder att skära ner ännu djupare. Erosion i huvudet av en av dessa bifloder, Pariafloden , eroderade nordnordväst mot vad som nu är Paria Amphitheater. Floden tog en väg ungefär parallellt med och öster om Paunsauguntförkastningen. Erosion från snö och regn som faller direkt på den östvända kanten av Paunsauguntplatån bildar raviner som vidgar sig till alkover och amfiteatrar medan differentiell erosion och frostkilning skapar hoodoos . Bäckar på platån bidrar inte till bildandet av alkover eller amfiteatrar eftersom de rinner bort från kanten. Erosion fortsätter på detta sätt idag.
Hoodoo-bildning i Bryce Canyon
Den rosa medlemmen av Claron-formationen består till stor del av lätt eroderad och relativt mjuk kalksten. När regn kombineras med koldioxid bildar det en svag lösning av kolsyra . Denna syra hjälper till att långsamt lösa upp kalkstenen i Claron Formation korn för korn. Det är denna process av kemisk vittring som rundar kanterna på hoodoos och ger dem deras klumpiga och utbuktande profiler.
På vintern sipprar smältande snö in i sprickor och fogar och fryser på natten. Kraften från den expanderande isen hjälper till att erodera berget i Claron-formationen. Över 200 av dessa frys-/tiningscykler inträffar varje år i Bryce Canyon. Frost wedging utnyttjar och vidgar de nästan vertikala ledplanen som delar den rosa medlemmen av Claron-formationen.
Inre lager av lersten, konglomerat och siltsten avbryter kalkstenen horisontellt. Dessa lager är mer motståndskraftiga mot angrepp av kolsyra och de kan därför fungera som skyddande slutstenar av fenor, fönster och huvor. Många av de mer hållbara hoodoos är täckta med en typ av magnesiumrik kalksten som kallas dolomit . Dolomit löses upp i mycket långsammare takt och skyddar följaktligen den svagare kalkstenen under.
Men samma processer som skapar hoodoos kommer också så småningom att förstöra dem. När det gäller Bryce Canyon är hoodoos erosionshastighet 2–4 fot (0,6–1,3 m) vart 100:e år. När kanjonen fortsätter att erodera västerut kommer den så småningom att fånga (om kanske 3 miljoner år) vattendelaren i Sevierflodens östgaffel . När denna flod väl rinner genom Bryce Amphitheater kommer den att dominera erosionsmönstret; ersätter hoodoos med en V-formad kanjon och branta klippväggar som är typiska för väderpåverkan och erosionsmönster som skapas av floder. En föraning av detta kan observeras i Water Canyon medan du vandrar på Mossy Cave Trail. En avledningskanal har tagit en del av Sevierflodens East Fork genom denna del av parken i över 100 år.
Anteckningar
- Cunningham, Charles G. (2002). "Vulkaniska stenar och malmfyndigheter i Marysvale Volcanic Field, västra centrala Utah" . The Geological Society of America. Arkiverad från originalet 2011-06-08 . Hämtad 2007-08-12 .
- Davis, George H.; Pollock, Gayle L. (augusti 2003). "Geologi av Bryce Canyon National Park". I Paul B. Anderson (red.). Geologi i Utahs parker och monument . Bryce Canyon Natural History Association och Utah Geological Association. ISBN 1-882054-10-5 .
- Harris, Ann G; Tuttle, Esther (1997). Geology of National Parks (femte upplagan). Iowa: Kendall Hunt Publishing Co. ISBN 0-7872-5353-7 .
- Kiver, Eugene P; Harris, David V (1999). "Bryce Canyon National Park och Cedar Breaks National Monument (Utah)". Geology of US Parklands (5:e upplagan). New York: John Wiley & Sons, Inc. s. 522–30. ISBN 0-471-33218-6 .
- Rowley, Peter D.; Cunningham, Charles G.; Steven, Thomas A.; Workman, Jeremiah B.; Anderson, John J.; Theissen, Kevin M. (2002). Geologisk karta över Central Marysvale Volcanic Field, sydvästra Utah . US Geological Survey Geologic Investigations Series I-2645-A . Denver, Colorado: United States Geological Survey . Hämtad 2007-08-12 .
-
Den här artikeln innehåller material som är allmän egendom från Hoodoos . National Park Service . Hämtad 2007-07-24 .
- "Geologifältanteckningar: Bryce Canyon National Park, Utah" . National Park Service. 2005-01-04. Arkiverad från originalet 2007-07-08 . Hämtad 2007-08-02 .
Den här artikeln innehåller Vidare läsning
- DeCourten, Frank (1994). Tidens skuggor; geologin i Bryce Canyon National Park . Bryce Canyon Natural History Association.
- Tufts, Lorraine Salem (1998). Hemligheter i nationalparkerna Grand Canyon, Zion och Bryce Canyon (tredje upplagan). North Palm Beach, Florida: National Photographic Collections. ISBN 0-9620255-3-4 .