גאולוגיה של הגרנד קניון
התגבשות המשקעים > חבורת-העל של הגרנד קניון

בשלהי הפרקמבריון גרמה תנועת לוח טקטוני גדול או לוחות קטנים שהתרחקו מלאורנטיה למתיחה והידקקות של הקרום היבשתי תוך יצירת עמק ביקוע שלא גרם לחציית היבשת. בסופו של דבר, אזור שקוע זה של לאורנטיה הוצף בלשון ים רדודה שנמשכה מימת סופיריור של ימינו עד הפארק הלאומי גליישר שבמונטנה לגרנד קניון והרי יואינטה (Uinta Mountains) שבצפון מזרח יוטה. המשקעים שהתגבשו בים זה יצרו בסופו של דבר את חבורת-העל של הגרנד קניון (Grand Canyon Supergroup). חבורת-העל בנויה מתשע תצורות גאולוגיות שהורבדו בים זה מלפני 1.2 מיליארד שנים ועד לפני 740 מיליון שנים. מחשופים של חבורת-על זו ניתן לראות בגרנד קניון המזרחי ב"ערוץ הפנימי" (Inner Gorge) ומנקודות התצפית דזרט (Desert View), ליפאן (Lipan Point) ומוראן (Moran point). במרבית המקומות בגרנד קניון עברה חבורת-העל סחיפה מוחלטת תוך חשיפה של חבורת וישנו מתחתיה (שגם היא עברה סחיפה משמעותית), ובמקומות אלו השכבה המרובדת ישירות על חבורת וישנו שייכת כבר לעידן הפלאוזואיקון. להלן פירוט החבורות והתצורות המרכיבות את חבורת-העל של הגרנד קניון:
חבורת אונקר (Unkar Group) - החלק העתיק ביותר בחבורת-העל. היא הורבדה בסביבה רחוקה מהחוף. גילה מלפני 1,255 מיליון שנים עד לפני 1,100 מיליון שנים.
אבן הגיר בס (Bass Limestone) - התצורה הראשונה שהורבדה בחבורת אונקר. החצץ שנוצר משחיקת הגלים התאבן אחר-כך לקונגלומרט הידוע כפרט הוטאוטה (Hotauta Member) של תצורת אבן הגיר בס. תצורה זו הורבדה בים רדוד סמוך לחוף כתערובת של דולומיט, אבן חול ואבן טין. עובייה בין 80 מטרים ל-91 מטרים וגונה חום-אדום עד אפור אדמדם. גילה הממוצע 1.25 מיליארד שנים והיא השכבה העתיקה ביותר שנחשפה בגרנד קניון המכילה מאובנים - סטרומטוליטים.
פצלי הקאטאי (Hakatai Shale) עשויים משכבות דקות של אבני בוץ, אבני חול, ופצלים שמקורם ימי ושעוביין יחדיו בין 136 ל-300 מטרים. תצורה זו מסמנת נסיגה קצרת ימים של קו החוף באזור שהשאירה מישורי בוץ, וגם בה נתגלו סטרומטוליטים. ההקטאי נחשבת לתצורה הצבעונית ביותר בגרנד קניון וצבעה במחשופים נע בין ארגמן לאדום לכתום בשל התחמצנות המינרלים מכילי הברזל הבונים אותה.
קוורציט שינוּמוֹ (Shinumo Quartzite) - שמה של תצורה זו מטעה במקצת. קוורציט, על פי ההגדרה הקלאסית, הוא סלע מותמר של אבן חול, בעוד שתצורת קוורציט שינוּמוֹ בנויה מאבן חול ממקור ימי שלא עברה התמרה אלא מילוט בלבד. חומר המילוט הוא סיליקה ששקעה בין גבישי אבן החול ועקב כך הסלע הפך קשה כמעט כמו קוורציט מותמר, סוג סלע המכונה, בכינוי שנוי במחלוקת, קוורציט סדימנטרי. גילה של תצורה זו בין לפני 1,200 מיליון שנים ללפני 1,100 מיליון שנים, כלומר מתור המזופרוטרוזואיקון. שכבת אבן חול קשה זו עברה סחיפה תוך יצירת הרי בדד שהפכו לאיים בתור הקמבריון. איים אלו עמדו בפני עוצמת הגלים זמן מספיק לפני שנקברו שוב תחת משקעים בתקופת הקמבריון. עובי שכבה יוצרת צוקים זו היא בין 345 ל-470 מטרים והגאולוגים נוהגים לחלקה לארבעה פרטים חסרי שם, שאינם מוגדרים היטב. גונה חום-אדום, סגול ואפור.
אבן החול דוקס (Dox Sandstone) היא שכבה בעובי 900 מטרים (השכבה העבה ביותר בחבורת אונקר) של אבן חול שמקורה בים מעורבת בשכבות של פצלים ואבן בוץ. גלונים וסימנים נוספים מעידים שהאבן הייתה קרובה לחוף. ניתן לראות מחשופים של תצורה אדומה עד כתומה זו בחלקים המזרחיים של הקניון. בשכבה זו נתגלו מאובנים של סטרומטוליטים ואצות. הגאולוגים נוהגים לחלק שכבה זו לארבעה פרטים.
לבת קרדנס (Cardenas Lava) או גם בזלת קרדנס (Cardenas Basalt) - התצורה "הצעירה" ביותר בחבורת אונקר, מתוארכת לפני 1,070 מיליון שנה (± 70 מיליון שנים). היא בנויה משכבות של סלעי בזלת בגוון חום כהה שזרמו במקור כלבה. עובי השכבה בין 240 ל-300 מטרים.
תצורת ננְקוֹוִיפּ (Nankoweap Formation) - גילה 1,050 מיליון שנים, עובייה המקסימלי 113 מטרים והיא אינה מהווה חלק של חבורה. יחידת המסלע בנויה אבן חול גסת גרגיר, והיא הורבדה בים רדוד על גבי משטח שעבר סחיפה של לבת קרדנס. תצורת ננקוויפ נחשפה רק בחלק המזרחי של הקניון. בין ננקוויפ לשכבה הבאה יש פער בלוח הזמנים הגאולוגי - אי התאמה.
חבורת צ'ואר (Chuar Group) - נוצרה בעידן הנאופרוטרוזואיקון מלפני 800 מיליון שנים עד לפני 742 מיליון שנים. בנויה מתצורות שהורבדו לאורך החוף ובמי ים רדודים שעומקם לא עלה כפי הנראה על 10 מטרים. עובייה כ-1,600 מטרים.
תצורת גלרוס (Galeros Formation) - בעיקרה תצורה ירקרקה נטולת צמחייה של שכבות מעורבות של אבן חול, אבן גיר ופצלים. בתצורת גלרוס נתגלו מאובני סטרומטוליטים.
תצורת קוואגנט (Kwagunt Formation) - בנויה מפצלים שחורים ומאבן בוץ בגוונים של אדום עד ארגמן עם מעט אבן גיר. עובי התצורה כ-500 מטרים וגילה בין 800 ל-740 מיליון שנים. כיסים מבודדים של אבן חול אדומה מצויים סביב "גבעת הפחמן" (Carbon Butte). גם בשכבה זו מצויים סטרומטוליטים.
תצורת סיקסטימייל (Sixtymile Formation - תצורת שישים מייל) - בנויה מאבן חול שחומה בתוספת מעט מקטעים של פצלים, עובייה 57–64 מטרים.
לפני כ-800 מיליון שנים נטתה חבורת-העל של הגרנד קניון בזווית של 15° תוך יצירת גושי העתק באורוגנזה של הגרנד קניון. חלק מהגושים ירדו וחלקם עלו, כאשר תנועת ההעתק יצרה רכסי הרים שכיוונם מדרום לצפון. במשך 100 מיליון שנים התרחשה פעולת סחיפה שגרפה את מרבית חבורת צ'ואר יחד עם חלקים מחבורת אונקר (תוך חשיפת קוורציט שינומו כפי שהוסבר קודם). רכסי ההרים קטנו לגבעות, ובכמה מקומות נסחפה חבורת-העל של הגרנד קניון כליל, תוך חשיפת סלעי התשתית שמתחתיה. כל הסלעים שהורבדו על גבי חבורת-העל בפרקמבריון נסחפו כליל. תהליך זה יצר אי התאמה גדולה המייצגת 460 מיליון שנים שאבדו מלוח הזמנים הגאולוגי של האזור.