גרנד קניון
גאולוגיה

במשך שנים רבות הייתה הסכמה בין גאולוגים שגילו של הקניון הוא בין 5 ל-6 מיליון שנים, כאשר נהר הקולורדו התחתר לעומק במקביל להתרוממות רמת קולורדו. עם זאת, מחקרים חדשים טוענים כי הקניון עתיק הרבה יותר. ב-2008 התפרסם מחקר שתיארך באמצעות אורניום את הגיל של גבישי קלציט שמצפים קירות של מערות בתשעה אתרים שונים לאורך הגרנד קניון. על פי תוצאות הבדיקה הגיעו עורכי המחקר למסקנה כי הקניון הוא בן 17 מיליון שנים. הקלציט במערה נוצר שעה שפני המים בנהר יורדים כתוצאה מהתעמקות קרקעית הקניון, ובהתאם, ככל שהמערה הנבדקת קרובה יותר לקרקעית, כך גם הקלציט "צעיר" יותר. על פי המחקר קצב הסחיפה היה נמוך הרבה יותר במערב הקניון מאשר במזרחו. המסקנה של החוקרים הייתה שקניון אחד נוצר במערב, קניון שני נוצר במזרח והשניים נפגשו לפני שישה מיליון שנים. מחקר שהתפרסם ב-2012, שהתבסס על תיארוך באמצעות מדידת קצב התפרקות של אורניום ותוריום להליום במינרל אפטיט, הגיע למסקנה שהחלק המערבי של הקניון הגיע לעומק קרוב לעומק הקניון הנוכחי כבר לפני 70 מיליון שנים. גם מחקר זה מצא פערים בקצב הסחיפה בין הצד המערבי לצד המזרחי של הקניון. מסקנת החוקרים הייתה שבתור הקרטיקון זרם נהר קדום ממערב למזרח, הפוך לכיוונו של נהר הקולורדו כיום. הנהר החליף כיוון בשל התרוממות החלק המזרחי כשנוצרו הרי הרוקי, ובמקביל שקיעת החלק המערבי.
הקניון הוא תוצאה של סחיפה שחשפה את אחד הרצפים השלמים והנחקרים ביותר של סלעים על פני כדור הארץ. גילן של קרוב ל-40 שכבות סלעי המשקע שנחשפו בגרנד קניון ובשטח הפארק הלאומי גרנד קניון נע בין 230 מיליון שנים (אבן גיר קאיבאב) בפני השטח לקרוב ל-2 מיליארד שנים (צפחת וישנו) בקרקעית הקניון. מרביתן התגבשו במים רדודים וחמימים, בביצות, ובסמוך לחופי ים שמזמן כבר אינם קיימים, במערב אמריקה הצפונית. בין השכבות יש ייצוג בעיקר למשקעים ימיים, אבל גם למשקעים יבשתיים כדוגמת חלק מהשכבות בחבורת סופאי, או גם אבן חול קוקונינו מהפרם המייצגת דיונות מאובנות ממדבר נכחד. נתגלו לפחות 14 מקרים של אי התאמה בטור הסטרטיגרפי של שכבות סלעי המשקע באזור הגרנד קניון.
במקרה קיצוני אחד אי התאמה בין סלעי הגרניט שעברו התמרה לצפחה וגנייס מהפרקמבריון לבין סלעי אבן חול מן הקמבריון שמעליהם מייצגת את פער הזמן הגדול ביותר, המגיע במקום אחד (Blacktail Canyon) ל-1.2 מיליארד שנה. הגאולוג ג'ון וסלי פאוול כינה פער זמן זה בלוח הזמנים הגאולוגי, אותו ניתן לראות גם במקומות אחרים בעולם, אי ההתאמה הגדולה (Great Unconformity). ייתכן שהורבדו משקעים אחרים, אבל גם אם היו קיימים, הם הורחקו לחלוטין על ידי הסחיפה. אי ההתאמה הגדולה היא אחת הדוגמאות הטובות ביותר לאי התאמה סחיפתית, שבה מפריד מישור אי התאמה בין סלעי יסוד או סלעים מותמרים להרבדה חדשה.
הגורם לעומק הגדול של הגרנד קניון ובייחוד לגובה של שכבות הסלע (שמרביתם נוצרו מתחת לפני הים) הוא בהתרוממות בת ה-1,500 עד 3,000 מטרים של רמת קולורדו, שהחלה באורוגנזה הלרמידית לפני 65 מיליון שנים. התרוממות זו העמיקה את שיפוע נהר הקולורדו ויובליו. עקב כך הואצה מהירות המים הזורמים בהם ולכן גבר גם קצב הסחיפה.
תנאי מזג האוויר בעידן הקרח הגבירו את כמות המים הזורמים במערכת הניקוז של נהר הקולורדו. בשל כך העמיק הנהר הקדום את ערוצו מהר ועמוק יותר.
בסיס הסחיפה ומסלולו של נהר הקולורדו (או הנהר הקדום שממנו נוצר) השתנו לפני 5.3 מיליון שנים כאשר נפתח מפרץ קליפורניה, והוא הנמיך את בסיס הסחיפה. עובדה זו הגבירה את קצב הסחיפה והחציבה בסלע לכמעט עומקו הנוכחי של הגרנד קניון לפני 1.2 מיליון שנים. הקירות הבנויים כגרם מדרגות גדול נוצרו כתוצאה מהבדלים בעוצמת הסחיפה.
בין לפני 3 מיליון ל-100,000 שנים, השקיעה פעילות געשית אפר געשי ולבה על פני האזור כשמדי פעם חסמו את נהר הקולורדו סכרי לבה. סלעים געשיים אלו הם הסלעים הצעירים ביותר בקניון.