רמת קולורדו
גאולוגיה > היסטוריה גאולוגית

אחד המאפיינים הגאולוגיים המעניינים ביותר ברמת קולורדו הוא היציבות יוצאת הדופן שלה. במהלך 600 מיליון השנים האחרונות כמעט שלא התרחשו תהליכים מעוותי סלעים דוגמת העתקים וקמטים בשכבות סלעי הקרום העבים והגבוהים של הרמה. זאת בניגוד לאזורים המקיפים את הרמה שעברו תהליכי עיוות משמעותיים. האורוגנזה הלרמידית גרמה ליצירת הרי הרוקי שמצפון וממזרח ולמאמצי המתיחה האדירים שיצרו את פרובינציית אגן ורכס ממערב ומדרום. יחד עם זאת, רכסי משנה של הרי הרוקי הדרומיים מפוזרים ברחבי רמת קולורדו.
ההיסטוריה של רמת קולורדו בעידן העל של הפרקמבריון ובעידן הפלאוזואיקון נחשפת בצורה מיטבית בסמוך לגבולה הדרומי. שם, בגרנד קניון, חשף נהר הקולורדו רצף סלעים שגילם משתרע על כמעט 2 מיליארד שנים. הסלעים העתיקים ביותר הם בגובה פני הנהר כיום, והם מקובצים תחת השם "סלעי התשתית וישנו" (Vishnu Basement Rocks) או גם בשם "המערכת המותמרת של ערוץ הגרניט" (Granite Gorge Metamorphic Suite). רובם סלעים מותמרים (בעיקר גנייס) וחלקם סלע היסוד גרניט. הם מתוארכים בין לפני 1.8 מיליארד שנים ללפני 1.6 מיליארד שנים. שכבות אלו עברו סחיפה וכוסו בשכבות של סלעי משקע ובקילוחי בזלת בשלהי הפרקמבריון, בין לפני 1,250 מיליון שנים ללפני 1,070 מיליון שנים. אחר כך הופעלו עליהם לחצים שגרמו להרמתם ולשבירתם לרכסים של גושים מועתקים (fault-block mountain). סחיפה הנמיכה מאוד רכסים אלו לפני פלישת הים לאורך השוליים הסבילים של מערב היבשת בתחילת הפלאוזואיקון.
בשלהי הפלאוזואיקון התרוממו הרי אנקומפגרה (Uncompahgre Mountains), שלוחה גבוהה של הרי הרוקי הקדומים (Ancestral Rocky Mountains) לגובה שבין 3,700 מטרים ל-4,600 מטרים, ואגן פרדוקס (Paradox Basin) הסמוך שקע וכוסה במשקעים מההרים, בשכבה בעובי של כמעט 6.4 קילומטרים. מתוכה, שכבה בעובי של 1,800 עד 2,100 מטרים של סלעי התאדות מהים. לשכבה זו חלק חשוב בגאולוגיה של הפארקים הלאומיים קניונלנדס וארצ'ס.
מרבית התצורות הושקעו בימים חמימים ורדודים, ובסביבות קרובות לחוף (כמו חופים וביצות), כאשר הים התקדם ונסוג שוב ושוב מעל שולי קדם-היבשת הצפון אמריקנית (לפירוט ראו גאולוגיה של הגרנד קניון). אזור הרמה היה ככל הנראה על שולי היבשת לכל אורך שלהי הפרקמבריון ובמרבית עידן הפלאוזואיקון. סלעי יסוד שחדרו מיליוני שנים אחר-כך לתוך סדקים שבתוך סלעי התשתית המותמרים של רמת קולורדו יצרו רשת משוישת של עורקים בהירים בסלעי התשתית הכהים. לפני כ-600 מיליון שנים התיישרו פני השטח של אמריקה הצפונית למשטח חלק במידה ניכרת.
במהלך הפלאוזואיקון הציפו ימים טרופיים מדי פעם את אזור רמת קולורדו. שכבות עבות של אבן גיר, אבן חול, אבן טין ופצלים הושקעו במי הים הרדודים. בתקופות שבהן הים נסוג הושקעו בנהרות משקעים, חוליות התאבנו או ששכבות עתיקות יותר עברו סחיפה. יותר מ-300 מיליון שנים עברו כאשר הצטברה שכבה על גבי שכבה. שכבת הסלע העליונה ביותר בגרנד קניון, תצורת אבן גיר קאיבאב, היא אבן גיר שהושקעה בשלהי הפלאוזואיקון (פרם), לפני כ-270 מיליון שנים.
רק בתהפוכות שהתלוו ליצירת יבשת העל פנגיאה לפני כ-250 מיליון שנים הופסק תהליך יצירת המשקעים הימיים ונוצרו משקעים יבשתיים בלבד. בשלהי הפלאוזואיקון ובמשך מרבית המזוזואיקון הושפע האזור מסדרת אורוגנזות (תהליכים יוצרי הרים) שעיוותו את מערב אמריקה הצפונית וגרמו להתרוממות ניכרת. התפרצויות מרכסים של הרי געש במערב קברו אזורים נרחבים תחת מעטה אפר געשי. נהרות, אגמים וימים פנימיים קצרי ימים השאירו עדויות לקיומם באמצעות סלעי משקע. פלגים ואגמים יצרו תצורות כדוגמת צ'ינלה,  קיינטה (Kayenta) ומואנאווה (Moenave). מאוחר יותר יצר מדבר נרחב את תצורות נאוואחו (Navajo) וטמפל קייפ (Temple Cap) וסביבות צחיחות בקרבת החוף גרמו ליצירת תצורת כרמל (Carmel).
האזור היה מכוסה שוב בים חמים רדוד כאשר נפתח הים הפנימי המערבי בתור הקרטיקון שבשלהי המזוזואיקון. אבן החול דקוטה (Dakota Sandstone) ופצלים טרופיים (Tropic Shale) הושקעו במים חמימים רדודים של ים מתקדם ונסוג לחליפין זה. כמה תצורות נוספות נוצרו גם כן, אבל רובן נסחפו לאחר שתי תקופות של התרוממות.
האורוגנזה הלרמידית סגרה את מעבר הים הפנימי המערבי וגרמה להתרוממות של רצועה גדולה של הקרום ממונטנה ועד מקסיקו, כשאזור רמת קולורדו היה הגוש הגדול ביותר. העתקי דחיקה נוצרו מתנועה קלה של האזור בכיוון השעון, שהגיב כגוש קרום נוקשה. רמת קולורדו התרוממה כגוש אחד, קרוב לוודאי בשל עוביה היחסי. עובי יחסי זה יכול להסביר מדוע כוחות הדחיסה מהאורוגנזה עברו דרך הרמה במקום לגרום לה עיוות. כוחות הדחיסה כן פעלו על נקודות חולשה בסלעי התשתית מהפרקמבריון, ולכן נוצרו תוואי הנוף בעלי השיפוע המתון (דוגמת קמרים, קערים ומונוקלינות) לאורך העתקים ומבנים אחרים עתיקים שבעומק הקרום. הליבה של כמה מרכסי ההרים המבודדים הבולטים של הרמה דוגמת הר יוטה (Ute Mountain) והרי קריזו (Carrizo Mountains), שניהם בסמוך לארבע הפינות, הם סלעי יסוד שהתמצקו לפני כ-70 מיליון שנים.
אירועי התרוממות שוליים המשיכו להתרחש בתחילת עידן הקנוזואיקון ואליהם התלוו כמה התפרצויות של לבה בזלתית ועיוותים קלים. תצורת קלרון (Claron Formation) הססגונית שבה נוצרו העמודונים (באנגלית הודוס (hoodoos)) השבריריים של האמפיתיאטרון של הפארק הלאומי קניון ברייס וסידר ברייקס (Cedar Breaks) הושקעה באגמים ובפלגים קרירים. לפני כ-34 מיליון שנים הושקעה אבן החול צ'וסקה (Chuska Sandstone), מחולות שהובאו בהשפעת הרוח בשכבה שעוביה מגיע ליותר מ-500 מטרים. אבן החול צ'וסקה מכסה את פסגת הרי צ'וסקה (Chuska mountains) והיא מונחת תוך אי התאמה על הסלעים מהמזוזואיקון שעברו עיוות באורוגנזה הלרמידית.
סלעי יסוד צעירים יותר יוצרים מאפייני נוף מרהיבים. שושלות הרי הנרי (Henry Mountains), רכס לה סאל (La Sal Range) והרי אבאחו (Abajo Mountains) השולטים על נופים רבים בדרום-מזרח יוטה, נוצרו מלבה של סלעי יסוד שחדרו בפרק הזמן מלפני 31 מיליוני שנים עד לפני 20 מיליוני שנים. כמה מחדרים פלוטוניים בהרים אלו יוצרים לקוליתים, סוג של מחדר שגרוב קרל גילברט (Grove Karl Gilbert, ידוע יותר כ-G.K. Gilbert‏; 1918-1843) תיאר וכינה בשם לראשונה במחקריו על הרי הנרי. הרים בודדים מפורסמים כדוגמת הר "שיפרוק" (Shiprock - "סלע הספינה") בצפון מערב ניו מקסיקו, ו"צ'רץ' רוק" (Church Rock - "סלע הכנסייה") ו"אל קפיטן" (El Capitan) או גם אגאתלה (Agathla), בסמוך למוניומנט ואלי, הם שרידים שנותרו לאחר סחיפה של סלעי היסוד עשירים באשלגן וסלעי הברקציה הקשורים אליהם בשדה הגעשי נאוואחו (Navajo Volcanic Field), שפעל לפני 25 מיליון שנים. את גבעות הופי (Hopi Buttes) בצפון מזרח אריזונה מחזקות יריעות של סלעים געשיים נתרניים שנפלטו לפני כ-7 מיליון שנים. סלעי יסוד צעירים עוד יותר מרוכזים קרוב לשולי רמת קולורדו. פסגות סן פרנסיסקו (San Francisco Peaks) סמוך לפלאגסטאף באריזונה, דרומית לגרנד קניון, הם צורות נוף געשיות שנוצרו מפעילות געשית שהחלה באזור לפני כשישה מיליון שנים ונמשכה עד שנת 1064, אז התפרצה בזלת ב"מונומנט הלאומי סנסט קרייטר" (Sunset Crater National Monument). הר טיילור בסמוך לעיירה גרנטס (Grants) בניו מקסיקו הוא מבנה געשי שההיסטוריה שלו דומה לזו של פסגות סן פרנסיסקו: קילוחי בזלת קרוב לגרנטס נפלטו לפני כ-3,000 שנים בלבד (El Malpais National Monument - המונומנט הלאומי אל מאלפאיס). ייתכן שסלעי יסוד צעירים אלו הם סימן לתהליכים בתוך מעטפת כדור הארץ שבהם נאכלים השוליים העמוקים של הסלעים היציבים יחסית של רמת קולורדו.
פעילות טקטונית התחדשה באמצע הקנוזואיקון וגרמה להתרוממות בלתי אחידה והטיה קלה של האזור כלפי מערב לפני כ-20 מיליוני שנים (התרוממות של עד כ-3 קילומטרים). הגדלת השיפוע של הנחלים גרמה להם להתחתר לעומק מהר יותר. סחיפה לאחור ותנועת בלית סייעו לסחוף את הצוקים לאחור אל הרמות הגובלות בהעתקים תוך הרחבת האגנים שביניהן. פעולת הסחיפה הייתה כל כך חזקה עד שחלק מהרמות הפכו להרי שולחן או להרי כפתור. מונוקלינות נוצרו כתוצאה מכוח התרוממות שכופף את שכבות הסלע. מונוקלינות שעברו סחיפה מותירות סלע עמיד המוטה בתלילות הקרוי מצלעות וגרסה תלולה פחות המכונה רבדה.
מתח רב התפתח בקרום, ככל הנראה משינוי בתנועת הלוחות רחוק מערבה. ככל שהקרום התמתח נשברה פרובינציית אגן ורכס להרבה עמקים והרים מוארכים. עקב כך התפתחו העתקים ראשיים, כדוגמת העתק הוריקן, שהפרידו בין שני האזורים. האקלים היבש ברמה הוא בעיקר מדבר צל גשם עקב התרוממות הרי סיירה נבדה רחוק מערבה. ועם זאת, מסיבה שאינה מוחוורת לגמרי, רמת קולורדו השכנה הצליחה לשמר את שלמותה המבנית ונשארה כגוש טקטוני יחיד.
תעלומה נוספת הייתה שבעוד שנראה שהחלקים הנמוכים של הרמה שוקעים, בסך הכל הרמה עצמה התרוממה. הסיבה לכך התגלתה תוך כדי ניתוח מידע מפרויקט USARRAY. נמצא כי האסתנוספירה פלשה לתוך הליתוספירה שמעליה. האסתנוספירה שחקה את החלקים הנמוכים של הרמה. באותו זמן, ככל שהיא מתקררת היא מתרחבת ומרימה את החלקים העליונים של הרמה. בסופו של דבר התרומם גוש הקרום הגדול של רמת קולורדו כקילומטר גבוה יותר מפרובינציית אגן ורכס. ככל שהקרקע התרוממה הגיבו הנהרות בהתחתרות עמוקה יותר בערוציהם. הנהר הידוע מכולם, נהר הקולורדו, החל לחצוב את הגרנד קניון לפני פחות מ-6 מיליון שנים בתגובה לשקיעה שגרמה לפתיחה מפרץ קליפורניה מדרום מערב.
בתקופת הפליסטוקן השתנה האקלים כמה פעמים וכלל תקופות של עידני קרח ותקופות קרירות וגשומות יותר מהאקלים הנוכחי. עקב כך התגברה הסחיפה בשל פעילות של קרחונים, בעוד שמקומות גבוהים פחות היו חשופים לבליה עקב קפיאה, והמקומות הנמוכים לשחיקה בשל זרימת המים. כמות המשקעים הגדולה יצרה אגמים חדשים. הקרחונים והאגמים נעלמו כשהאקלים התחמם והפך יבש יותר בתחילת תקופת ההולוקן.