Grand Canyon National Park

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Tanner Canyon Rapids Helicopter-Rundflug - fotografiert aus dem Cockpit; Start von South Rim, Grand Canyon, Arizona, USA Copyright: Stefan; Contribution: Stefan Location: USA/Arizona/Coconino Co./Grandview District/Grand Canyon National Park Image: 1268257959 Rating: 9 (votes: 1) License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Tanner Canyon Rapids

Helicopter-Rundflug - fotografiert aus dem Cockpit; Start von South Rim, Grand Canyon, Arizona, USA

Stefan

Entstehung

Der Grand Canyon ist eine stark abfallende Schlucht die sich auf einer Länge von 450 km im Bundestaat Arizona der Vereinigten Staaten von Amerika erstreckt.

Der Grand Canyon ist einer der am besten erforschten Aufschlüsse, dennoch sind die Entstehung und die dafür benötigten Zeiträume nicht vollends geklärt.

In der Zweitspanne von 65 bis 20 Millionen Jahren (Ma) wurde das Kaibab Plateau an dessen südwestlichem Rand der Grand Canyon liegt auf bis zu 3000m über den Meeresspeigel angehoben. Nach einer Phase der Erosion in der nahezu vollständig die im Mesozoikum abgelagerten Sedimente erodierten, begann sich der Ur-Colorado durch die verbliebenen Schichten zu graben. Nach heutigem Stand benötigte der Colorado wenige Millionen Jahre um den heutigen Grand Canyon freizulegen. Die Erosion in die Tiefe erfolgte dabei in den letzten 2 Ma.

Geologie des Grand Canyon

Grand Canyon Stratigraphie Teil der Grand Staircase (Grand Canyon) Copyright: USGS; Contribution: Stefan Location: USA/Arizona/Coconino Co./Grandview District/Grand Canyon National Park Image: 1268065094 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Grand Canyon Stratigraphie

Teil der Grand Staircase (Grand Canyon)

USGS

Rechts im Bild ist die Schichtfolge des Grand Canyons zu sehen. Die Gesteine reichen bis ins früher Proterozoikum (1840 Mio Jahre - Elves Chasm Pluton) zurück.

Früh Mesozoische Gesteine / Trias-Gesteine

• Chinle Formation - sedimentärer meist kompaktierter Tonstein
• Moenkopi Formation - Roter, Hang-formender, feinkörniger, dünngeschichteter, schaliger Schluff und Sandstein. Diese Schicht ist zum größten Teil weg erodiert und nur in einem kleinen Aufschluss entlang Bright Angel Fault im südwest Grand Canyon zu finden.

Paläozische Gesteine

Permische Gesteine

• Kaibab Kalkstein (Kaibab Limestone) - Eine durchschnittlich 250 Millionen Jahre (Ma) alte Schicht aus sandigem Kalkstein und einer Schicht aus darunter liegendem Sandstein. An einigen Stellen ist der Sandstein mit kampaktierter Tonstein auch als Deckschicht zu finden. Die Farbe varriert von cremefarben bis grau-weiß. Als Fossilien können Brachiopoden, Korallen, Mollusken (Weichtiere), Seelilien, Würmer and Fischzähne gefunden werden.
• Toroweap Formation - Diese Schicht ist etwa 255 Ma alt und besteht aus ziemlich dem gleichen Material wie der Kaibab Kalkstein. Sie ist dunkler in der Farbe, von gelb bis grau und enthält eine ähnliche Fossilien.
• Coconino Sandstein (Coconino Sandstone) - Die ca. 260 Ma alte Kliff-formende Schicht besteht aus feinem, purem Quarzsand einer versteinerten ehemaligen Düne. Die Farbe variiert von weiß bis cremfarben.

• Hermit kompakter Tonstein (Hermit Shale) - etwa 265 Ma alter, weicher einfach zu erodierender Tonstein Pakete die eine Neigung bilden. Da die Schicht sehr leicht erodiert werden darüber liegende resistentere Kalkstein und Sandstein Schichten ihres Haltes entzogen und große frei liegende Felsbrocken stürzen in tiefer liegende Schichten. Die Schicht besteht aus rotem, Hang bildendem, feinkörnigem, dünngeschichtetem Schluff und Sandstein. Es können schlecht erhaltene Farne, Coniferen und andere Pflanzen sowie Spuren fossiler Reptilien gefunden werden.

  Pennsylvanische Gesteine

• Supai Formation - Eine durchschnittlich 285 Ma alte Formation bestehend aus kompaktiertem Tonstein welcher mit geringen Mengen Kalkstein durchmischt ist und von einer Sandstlage bedeckt wird. Die Farbe dieser Schicht variiert von rot für die kompaktierten Tonsteine bis hellbraun für die Sandsteinlage. Im östlichen Teil können zahlreiche Landfossilien gefunden werden, während westlich zunehmend marine Fossilien zu finden sind.

  • Esplanade Sandstein (Esplanade sandstone)
  • Wescogame Formation
  • Manakacha Formation
  • Watahomigi Formation - bildet eine Hang formende Schicht aus grauen und violett-rotem Kalkstein, Schluff, Tonstein und Konglomerat. Ein Aufschluss der Schicht ist am Watahomigi Point auf der westlichen Seite des Havasu Creek zu finden.

  Mississippium Gesteine

• Surprise Canyon Formation - Dunkel rötlich-braune Schicht aus Schluff und Sandstein, grauem Kalkstein und Dolomit sowie grau-weißem Feuerstein-Konglomerat in dukelroter oder schwarzer Sandstein Matrix. Das Gestein wird im Canyon Bereich normalerweise nicht gefunden und findet sich nur in Paleomulden und Karstsenken erodiert in die obere Hälfte des Redwall Kalksteins.

• Redwall Kalkstein (Redwall Limestone) - Diese aus marinem Kalkstein und dolmit bestehende Schicht ist durchschnittlich 335 Ma alt. Der Kalkstein bildet ein 120 bis 150 Meter mächtiges steiles Kliff welches eine natürliche Barriere zwischen den unteren und oberen Canyon Schichten bildet. Die einzigen Druchbrüche in der Schicht bestehen an Stellen an denen die Schicht tektonischen Verwerfungen unterlag, brach und eine Flanke bilden. Der Redwall Kalkstein dürfte die verbreitetste Gesteinsschicht im Grand Canyon sein.

  Devonische Gesteine

• Temple Butte Kalkstein / Temple Butte Formation (Temple Butte Limestone) - Diese durchschnittlich 350 Ma alte Lage setzt sich aus Süßwasser Kalkstein im östlich und Dolomit westlich im Grand Canyon zusammen. Östlich ist diese Schicht nur sehr unregelmäßig zu finden und füllt dort die Schichten weg erodierten Muav Kalksteins. Der Tempel Butte Kalkstein tritt in der westlichen Region in Form von bis zu 100 Meter hohen Schichten auf und bildet dort massive Klippen. Die Farbe dieser Schicht variiert von Violetttönen in den östlichen Regionen bis grau oder cremfarben in den westlichen Regionen. In der östlichen Region können nur Knochenplatten von ehemaligen Süßwassefischen gefunden werden während die westlichen Schichten mit einer größeren Vielfalt an Fossilien aufwarten.

  Kambrische Gesteine

• Tonto Gruppe - Die Schichten der Tonto Group datieren auf 545 bis 545 Ma

  • Muav Kalkstein (Muav Limestone) - Der meist graue Muav limestone ist durchschnittlich 515 Ma alt. Die Schichten setzen sich aus Kalkstein zusammen welche durch Sandstein und kompakten Tonstein getrennt werden. Die Schichthöhe im westlichen Teil des Canyons ist höger als im östlichen Teil. Die Fossilvielfalt ist gering, wenige Arten von Brachiopoden und Trilobiten können gefunden werden.
  • Bright Angel kompaktierter Tonstein (Bright Angel Shale) - Durchschnittlich 530 Ma alt, setzt sich diese Schicht aus kompaktiertem, geschichtetem Tonstein zusammen. Eingebettet finden sich schmale Schichten von Sandstein und sandigem Kalkstein. Die Farbe der Schicht ist meist grün mit etwas grau und variiert mit der Zusammensetzung welche hier und da auch braun bis hellbraun zulässt.
  • Tapeats Sandstein (Tapeats Sandstone) - Diese mittel- bis grobkörnige Sandsteinschicht datiert im Mittel auf 545 Ma und ist Kliff-bildend. Häufig sind Rippelmarken eines früh Kambischen Meeres in den unteren Schichten zu finden. Die Schicht ist dunkelbraun und enhält Trilobiten, Brachiopoden und Bewegungsspuren von Trilobiten.

Die Große Diskordanz (Great Unconfomity) - Diese Nicht-Schicht zeigt eine Zeit aus der keine Sedimente gefunden werden können und ist ein Indiz für ein fortschreitendes Meer welches die normal anzutreffenden Sedimente weg erodierte. Im Grand Canyon repräsentiert sie eine lange Zeitspanne von 250 bis 1200 Ma. Eine solche Diskordanz kann fast überall auf der Erde festgestellt werden. Sie trennt Gesteine mit gewöhnlichen Fossilien von solchen mit nur fossilien Bakterien.

Präkambrische Gesteine

Bei der Grand Canyon Supergruppe handelt es sich um jüngeres präkambrisches Gestein 1200 bis 540 Ma welches sich aus folgenden Gesteinen zusammensetzt:

• Chuar Gruppe (Schichten etwa 1000 bis 825 Ma)

  • Sixtymile - primär aus Sandstein und kleineren Tonstein Abschnitten
  • Kwagunt Formation - primär aus kompaktiertem Tonstein, Tonstein und Kalkstein. Im Bereich der Carbon Butte findet sich in unteren Schichten auch ein größerer Bereich rötlichen Sandsteins. Die Schiefer in diesem Bereich sind schwarz, der Tonstein rot bis violett.
  • Galeros Formation - wechselgelagterter Sandstein, Kalkstein und Schiefer. Die Farbe ist meist grünlich, einzelne Schiefer sind rot bis violett.
• Nankoweap Formation (ca. 1050 Ma)

• Unkar Gruppe (Schichten etwa 1.250 bis 1.100 Ma

  • Cardenas Lava - dunkelbraune Schicht aus Basalt
  • Dox Sandstein - Sandstein wechselgelagert mit kompaktem Tonstein, anzutreffen in den östlichen Regionen des Canyons; Das Alter der rot bis orangen Schicht liegt durchschnittlich bei 1190 Ma; enth. Stromatolithen und Algen;
  • Shinumo Quarzit - Diese tief rote, braune, violette oder weiße Schicht ist in wenigen Bereichen des Grand Canyons anzutreffen und datiert auf etwa 1200 Ma.
  • Hakatai kompatierter Tonstein (Hakatai Shale) - eine etwa 1200 Ma alte, sehr hell rot-orange Schicht primär aus kompaktem Tonstein mit etwas Sandstein.
  • Bass Formation

Die Vishnu Basement Rocks oder auch Vishnu Group ist ein polymetamorphes, kristallines Grundgebirge und steht im Grand Canyon als sichtbarer Aufschluss z.B. beim Vishnu Temple an. Ursprünglich handelte es sich um Sedimente aus Sandstein, Kalkstein und kompakten Tonsteinlagen welche einer Metamorphose unterlagen und mit metamorphen Laveströmen vereint das metamorphe Gestein bilden. Die Gesteinslagen sind dunklegrau bis schwarz.

• Vishnu Schist - 1.750 Ma altes, metamorphes Quarz-Glimmer Gestein, peltischer Glimmerschiefer (pelitic Schist) und Meta-Arenite aus metamorphiesierten, submarinen sedimentären Gesteinen. Reginal mit Zwischenlagen aus Brahma Glimmerschiefr und Rama Glimmerschiefer.
• Brahma Schist
• Rama Schist
• Orthoamphibol-haltiger Gneis (Orthoamphibole-bearing gneiss)
• Elves Chasm Pluton - 1.840 Ma altes, damit ätestes, plutonisches Gestein, möglicherweise Grundgebirgs-Substrat. Enthält mafischen "Hornblende-Biotit Tonalit" und eingemischte plutonische Einheiten aus "Quarz-Diorit" mit tafelförmigen Amphibolkörpern die möglicheweise als Gang vorliegen.

Auch wenn der Grand Canyon nur an seiner Oberkante des North Rim Teil der Grand Staircase ist, zeigt er einen Einschnitt in die tiefer liegenden Schichten der Grand Staircase.

Grand Canyon Formation Schichtenaufbau Copyright: US National Park Services (NPS); Contribution: Stefan Location: USA/Arizona/Coconino Co./Grandview District/Grand Canyon National Park Image: 1268223672 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion Grand Canyon Formation Schichtenaufbau US National Park Services (NPS)

Grand Canyon Rocks 1 Kaibab Formation 270 Mio Ano, 2 Toroweap Formation 273 Mio Ano, 3 Coconino Formation 275 Mio Ano, 4 Hermit Formation 280 Mio Ano, 5 Supai Gruppe 315 bis 285 Mio Ano, 6 Redwall Kalkstein 340 Mio Ano, 7 Suprise Canyon formation, 8 Temple Butte Formation 385 Mio Ano, 9 Muav Kalkstein 505 Mio Ano, 10 Bright Angel Schiefergestein 515 Mio Ano, 11 Tapeats Sanstein 525 Mio Ano, 12 Sixtymile Group <740 Mio Ano, 13 Chuar Group 740-770 Mio Ano, Nankoweap Formation 900 Mio Ano, 15 Unkar Group 1.200-1.100, 16 Vishnu Basement Rocks 1.840-1.680 Mio Ano, 12,13,14,15 Grand Canyon Supergruppe 1.200-740 Mio Ano, Zeichnung modifiziert Copyright: US National Park Services (NPS); Contribution: Stefan Location: USA/Arizona/Coconino Co./Grandview District/Grand Canyon National Park Image: 1268521425 License: Public Domain Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion Grand Canyon Rocks 1 Kaibab Formation 270 Mio Ano, 2 Toroweap Formation 273 Mio Ano, 3 Coconino Formation 275 Mio Ano, 4 Hermit Formation 280 Mio Ano, 5 Supai Gruppe 315 bis 285 Mio Ano, 6 Redwall Kalkstein 340 Mio A... US National Park Services (NPS)

Karte des Grand Canyon Nationalpark von 1919 Copyright: US National Park Services (NPS); Contribution: Stefan Location: USA/Arizona/Coconino Co./Grandview District/Grand Canyon National Park Image: 1268213843 License: Public Domain Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion Karte des Grand Canyon Nationalpark von 1919 US National Park Services (NPS)

Begriffserklärungen

Zahlreiche Besonderheiten haben folgende Bestandteile im Namen:

• Butte - wird häufig in Namen für einzelne Sehenswürdigkeiten verwendet und beschreibt eine Spitzkuppe
• Canyon - Felsschlucht
• Cape - ein Kap
• Creek - kleiner Flußarm, Zufluss zum Colorado River
• Crest - Felsgrad, Bergrücken
• Mesa - Tafelberg
• Point - Pesonders hervorzuhebender Punkt (z.B. Aussischtspunkt)
• Pyramid - pryramidenförmige Erhebung
• Rapids - Stromschnelle im Colorado River
• Temple - Zahlreiche Canyon Eigenschaften wurden nach Tempeln benannt. Dies geht auf die Herren Clarence Dutton - der an orientalischer Religion interessiert war und Francois Matthes - der die erste Karte anfertigte und die Namen übertrug, zurück.
• Trail - Pfad, Weg, Wanderweg

Literatur:

• Milton, Axelrod (1947). Fairchildit. Amer. Min. 32, 607. (Typ-Publ.)
• Corbett, R.G., Hanner, B.M., and Quick, T.J. (1989). Seeps and efflorescent minerals in the Grand Canyon: Predicted vs. identified phases: Geol. Soc. Am. Abstr. Programs, v.21, no.4, S.8.
• Wenrich, K.J. & Leicht, W.C. (1997). Copper Minerals in the Grand Canyon, Arizona. Min. Rec., Vol.28, H.1, S.54-55.
• Wagenplast, P. (2010). Geologische Notizen aus den Nationalparks im SW der USA. Aufschluss, Jg.61, S.175-86.

Quellangaben

• GPS-Koordinaten - GoogleEarth, GoogleMaps, National Park Service Map
• Grand Canyon Explorer
• Grand Canyon - The Great Unconfomity
• USGS Grand Canyon
• Beitrag Geologe u.w. - Stefan