tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
מדען אמריקאי הנושא שם זהה – הפלאונתולוג והגאולוג ג'יימס הול (James Hall, 1811–1898) – היה שותף בתגלית חשובה נוספת: היותן של שכבות פלאוזואיות בהרי האפלצ'ים עבות בהרבה מהמשכן בחלקים אחרים של אמריקה הצפונית.
תגלית זו הובילה לפיתוח תאוריית הגאוסינקלינה (geosyncline) – מודל לו היה שותף ג'יימס דווייט דיינה, שאף העניק לו את שמו – לפיו קיימים אגנים מבניים ארוכים וצרים בהם מורבדים משקעים המתפתחים לרכסי הרים.
מודל זה היה מקובל עד שנות ה-60 של המאה ה-20, עת התגבשה תאוריית טקטוניקת הלוחות וגילויים של שקעים אוקייניים באזורי הפחתה.
המחקר המבני התקדם באופן משמעותי במחצית הראשונה של המאה ה-20, בעיקר כתוצאה מהגדרתם של מבנים דוגמת העתקים וקמטים, וממחקרים בסלעים מותמרים.
מחקר כזה נערך בתחילת שנות ה-30 של המאה ה-20 על ידי ברונו סנדר (Bruno Sander) וולטר שמידט (Walter Schmidt), והוא עסק בתפוצתם המרחבית של סלעים מותמרים, בניתוח המארג המינרלי שלהם ובתנועה שגרמה לשינויים בהם.
עבודתם הובילה למחקר בפטרולוגיה מבנית, העוסק בסלעים בהם חל מעוות ובהיסטוריה הטקטונית שלהם.
מחקרים נוספים התמקדו באותה עת בלמידת שלבי מעוות שונים וייצוגם התלת-ממדי בסלעים באמצעות סטריאוסקופיה.
ביוני 1965 פורסם מאמרו של ג'ון טוזו וילסון "A New Class of Faults and their Bearing on Continental Drift" בכתב העת המדעי Nature, העוסק בגילויים של העתקי חילוף והקשר שלהם להתפשטות קרקעית הים, לרכסים מרכז אוקייניים ולמבנים אחרים הקשורים למה שהיה מוכר עד אותה עת כנדידת היבשות.
שנה לאחר מכן פורסם מאמרו "Did the Atlantic Close and then Re-Open?", בו הוצג לראשונה מחזור וילסון המתאר מחזוריות בהיווצרות והתפרקות של יבשות-על.
מאמריו של וילסון הובילו לשינוי משמעותי בהבנת התהליכים היוצרים מבנים גאולוגיים ולהתפתחות תאוריית טקטוניקת הלוחות.
המחקר המבני מתמקד בתיאור גאומטרי של מבנים תלת-ממדיים במטרה לקבל מידע על היסטוריית המעוות של המסלע וללמוד את שדה המאמץ שלו.
המבנים הגאולוגיים נחלקים לשתי קבוצות עיקריות:
מבנים ראשוניים שנוצרו כתוצאה מהצטברות של מסה סלעית
מבנים שניוניים שנוצרו כתוצאה ממאמץ מאוחר שחל במבנים הראשוניים
חלוקה נוספת נובעת ממיקום המבנה:
מבנה אוטוכתוני (autochthon) – מבנה או מסלע המצוי במיקומו המקורי
מבנה אלוֹכתוני (allochthon) – מבנה או מסלע שהועתק ממיקומו המקורי למיקום חדש
כפי שנובע מעקרון האופקיות המקורית, נוצרים מרבית סלעי המשקע, הסלעים הפירוקלסטיים והסלעים הגעשיים בשכבות אופקיות.
לעומתם נוצרים מרבית הסלעים הפלוטוניים ללא מבנה שכבתי אלא יוצרים גושים מסיביים של מסלע.
במבנים ראשוניים אלה עשויים לחול תהליכים מאוחרים של קימוט, העתקה וסידוק.
תוצריהם של תהליכים אלה ניכרים במבנים שניוניים דוגמת:
קמט – מבנה הנוצר לאחר שבשכבות חל מעוות גמיש
העתק – שבר הנוצר במעוות פריך שלאורכו מתקיימת תזוזה של המסלע לכיוונים מנוגדים
סדק – שבר הנוצר במעוות פריך שלאורכו לא מתקיימת תזוזה של המסלע
סדקים עשויים להיווצר גם בדרכים אחרות, למשל במהלך התכווצות של מאגמה במחדרים פלוטוניים או כתוצאה מבליה.
התהליכים שהתרחשו בשדה המאמץ עשויים להצביע על קיומם של אירועים גאולוגיים בעברו של המסלע, בקנה מידה מקומי, אזורי או עולמי.
לימוד האבולוציה המבנית של מבנה ביחס למבנים סמוכים מעניק ראייה שלמה יותר של אותם אירועים וסדר התרחשותם.
במחקר המבני נעשה שימוש במגוון של שיטות למדידת הגאומטריה של סלעים, לשחזור מבנים לאחר מעוות ולחישוב שדה המאמץ שגרם למעוות.
בחינה של תופעות גאולוגיות והתבוננות מעמיקה בסימני מעוות חושפים את סוג המאמץ שפעל על המסלע וגרם להיווצרות המבנה.
מעוות עשוי לגלות את הזווית בה הופעל המאמץ וכן את מקורו ועוצמתו.
גורם נוסף הנבדק בעבודת שדה הוא הרכב המסלע.
איסוף המידע מאיר את היווצרות המבנה ואת השינויים שחלו בו במהלך הזמן ומאפשר לצבור מידע נרחב על התהליכים הגאולוגיים המעורבים ביצירתו.
המידע הראשוני הנאסף בשדה כולל מדידה של מאפיינים דו-ממדיים ותלת-ממדיים של המבנה, דוגמת ארגון שכבתי, לווחיות ופצילות של המסלע, סדקים וצירי קמטים, וכן מדידת היחסים בין מבנים שונים.
בשדה נאספות גם דוגמאות יד של סלעים ומינרלים.
המחקר המבני מתרחש לא רק בשדה אלא גם במעבדה, והוא נעזר במכשור מתקדם הכולל מחשבים המשמשים לחישובים מורכבים, בספקטרומטר אופטי המסייע לקביעת הרכבו המינרלי של המסלע ובצילומי אוויר ולוויין המספקים תצוגה נרחבת של האזור הנחקר ומסייעים בהבנת תהליכים המתרחשים בקנה מידה אזורי ועולמי.
שיטות העבודה המשמשות במחקר המבני רבות ומגוונות.
בקנה מידה קטן נבחנים שינויים בסריג הגבישי באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני.
המערך הפטרוגרפי של גבישי המינרלים בסלע נבדקים באמצעות שקפים דקיקים הנבחנים באור מקוטב.
דוגמאות היד נבחנות במעבדה תוך התחשבות במקום איסופן בשדה ובכיוון הימצאותן ביחס למבנים הקיימים בו.
בניתוח המעוות נעשה שימוש בגופים שצורתם המקורית לפני המעוות ידועה: מאובנים, חלוקים בקונגלומרט, בנקבוביות, בליתופיזות ובחללים סינגנטיים בסלעים, ובגופים מעוגלים דוגמת ספרוליטים ואואואידים שלאחר מעוות הופכים אליפטיים.
בדיקה של המעוות בגופים דומים המצויים בחלקים שונים של המבנה מסייעת בהבנת התהליכים והמנגנונים שפעלו עליו.
בקנה מידה גדול יותר מורכבת מפה גאולוגית וטופוגרפית המציגה את תפוצתן של יחידות מבניות, את כיוונם של מבנים דוגמת העתקים, סדקים, מישורי פצילות וקמטים קטנים ביחס לסביבה, ואת יחסיהן התלת-ממדיים של השכבות המרכיבות אותם.
הרכבת המפה נובעת מהצורך ללמוד את אגפי המבנה המצויים מתחת לפני השטח, לימוד המתאפשר רק באופן חלקי באמצעות ניתוח חתך גרפי של האגפים הנראים לעין.
דרך נוספת ללימוד תת-הקרקע של המבנה משתמשת בכיוונם של הלווחיות, סימני ההחלקה על מישור ההעתק וסטרייק ודיפ הגלויים לעין בקמטים, ומחילה אותם באמצעות הטלה סטריאוגרפית על חצי ספירה דרומית המייצגת את תת-הקרקע.
שילובם של כמה היטלים כאלה יוצר תמונה תלת-ממדית של חלקיו הנסתרים המשוערים של המבנה.
מידע נוסף מתקבל מקידוחים תת-קרקעיים, והוא מאפשר ליצור מפה איזופכית המציינת את עובי השכבות ומספקת תיאור תלת-ממדי של המבנה.
מאחר שלעיתים נדירות ניתן לצפות ישירות בכוחות המעצבים את המבנים, פותחו שיטות לחקר מבנים טקטוניים גדולים.
לעיתים נעשה בשטח שימוש בשיטות גאופיזיות החוקרות את התכונות הסייסמיות והמגנטיות של המבנים ואת הכבידה שלהם.
בדיקות נוספות נערכות במעבדה על ליבות שהוצאו בקידוחים, המשמשות אמצעי בקנה מידה קטן להבנת התהליכים שחלו על המסלע ממנו הופקו.
בבדיקות אלה מפעילים על הליבות סוגים שונים של מאמצים ולחצים בעוצמות משתנות, ומחילים את תוצאותיהן על המבנה כולו.
רבים מהסלעים הם ראידים ועל כן מגיבים במעוות על הפעלת מאמץ.
הליבות משמשות לבדיקת מאפייניו הפיזיקליים של המסלע דוגמת טמפרטורה, עמידות ללחץ ותכולת מים – מאפיינים המשפיעים על התכונות הראולוגיות של המסלע, על פריכותו וגמישותו ועל האופן בו הוא מושפע על ידי המעוות.
ניסויים אחרים כוללים שימוש במודלים מוקטנים העשויים מחומרים שונים המורכבים כשכבות זו על גבי זו.
מטרתם של ניסויים אלה להדגים בקנה מידה קטן ובמשך זמן קצר את התהליכים המתרחשים בטבע בקנה מידה גדול ובמשך זמן רב.
ללימוד מבנים גאולוגיים חשיבות כלכלית, בעיקר ליישומם בחיפוש מינרלים ונפט.
מסלע שחלו בו תהליכי קימוט והעתקה עשוי להכיל מלכודות בהן הצטברו ריכוזים של נפט וגז טבעי.
מלכודות כאלה עשויות היו להכיל בעבר תמיסות הידרותרמיות, היוצרות ריכוזי עפרות של מתכות יקרות דוגמת זהב, כסף, נחושת, עופרת, אבץ ואחרות.
עורקי מינרלים נוצרים בהעתקים ובסדקים באזורים בעלי מבנים מורכבים, המתאפיינים גם במחדרים פלוטוניים.
גאולוגיה מבנית היא מרכיב חשוב בגאולוגיה הנדסית, העוסקת במאפיינים הפיזיקליים והמכניים של מבנים סלעיים.
פגמים במבנה דוגמת העתקים, קמטים, סדקים, לווחיות ופצילות מהווים אזורי חולשה העשויים להשפיע על יציבותו ולפגוע במבנים הנדסיים דוגמת סכרים, מחשופים לצד כבישים, מנהרות ומכרות פתוחים וסגורים.
המחקר המבני עוסק בין היתר בהערכת סיכונים גאולוגיים דוגמת רעידות אדמה.
בנוסף נחקרים אזורים המתאפיינים בנוף קרסטי הכולל מערות ובולענים ואזורים בהם קיימת סכנה של גלישות מדרון ומפולות סלעים.
גאולוגיה מבנית מספקת להידרולוגים ולגאולוגים סביבתיים מידע מבני הקשור לזרימתם של מי תהום, העשויים להשפיע על אזורים נרחבים באמצעות תגובה עם חומרים רעילים במטמנות וחדירתם לאקוויפרים.
בקנה-מידה גדול עוסקת גאולוגיה מבנית גם בטקטוניקה – תאוריה המתארת את תנועתם של לוחות טקטוניים, היפרדותם והתקרבותם זה לזה.
לימוד המבנים מאפשר הבנה טובה יותר של התהליכים המתרחשים בקנה מידה מקומי, אזורי ועולמי, והשלכה מהתרחשויות בעבר להתרחשויות עתידיות.
הרי היורה הם רכס הרים, המצוי צפונית-מערבית להרי האלפים בשטחן של צרפת ושווייץ.
סלעי הרכס נוצרו בעידן המזוזואיקון לפני 65–250 מיליון שנים, ורכס ההרים עצמו נוצר לפני כ-35 מיליון שנים, בעקבות דחיקה של האלפים לכיוון מערב וקימוט הסלעים.
סחיפה עזה שנגרמה בעקבות המסה של אבן גיר גילתה מחשופים מתקופה זו, ומסבירה את היעדרם של סלעים מהשלישון ומהרביעון, המצויים בעיקר באגנים הגובלים ברכס.
הגאולוגיה של הרי היורה מורכבת מאוד בגלל ריבוי השכבות המרכיבות אותם.
95% מסלעי היורה הם אבן גיר וחוואר.
המבנה העמוק של היורה מוכר כתוצאה מקידוחים וממידע סייסמי שהופק במחצית השנייה של המאה ה-20, ומסייע במחקרים לחיפוש נפט ופחם בהרים ובאגן מולאס (Bassin Molassique) הסמוך, השוכן בינו לבין הרי האלפים.
תוצאות מחקרים אלה סופקו על ידי חברות הנפט לבקשת גאולוגים שווייצריים בשנות ה-90 של המאה ה-20, וסיפקו הסבר לשאלות רבות הנוגעות לקימוט היורה ולגאומטריה של שכבות המשקעים והתשתית הקדומה של הרכס ושל אגן מולאס.
רכס היורה היה מוקד למחקר ענף שנערך במאות ה-18 וה-19. חוקר הטבע הגרמני אלכסנדר פון הומבולדט, שחקר את תצורות אבן הגיר העשירות במאובנים, כינה אותן בשנת 1799 "גיר היורה" .
כינוי זה היווה בסיס לשמו של תור היורה בעידן המזוזואיקון בו נוצרו אותם סלעים, תור אותו הגדיר המדען הצרפתי אלכסנדר ברוניאר (Alexander Brongniart, 1770–1847) בשנת 1829. שכבות מתור זה נחקרו לראשונה בהרי היורה, אף שהן מייצגות רק חלק מההיסטוריה הגאולוגית של הרכס.
הרכס מורכב מארבע יחידות מבנה עיקריות:
שרשרת ההרים של היורה הגבוהה המהווה את עמוד השדרה של הרכס ובנויה מהרים תלולים שנוצרו כתוצאה מהמבנה המקומט.
מבנים צרים בשרשרת הגבוהה נמתחים עד הרי שרטרוז (Chartreuse) והרי שוואביה בצפון.
הרמות מכילות קמטים גליים שגודלם אינו עולה על 100 מטרים.
רמות אלה נחרצות על ידי עמקים תלולים.
רצועות קימוט צרות ומקבילות למבני קימוט נרחבים המצויים במערב הרכס.
כמה מהן חוצות את הרמות באלכסון לכיוון הרכס.
בקצה הצפוני של היורה הגבוהה, על גבול אגן הריין, מצויים שני מבני העתקה.
חלוקה שונה של הרכס מתבססת על מידת המעוות שחל על סלעיו:
"היורה המקומטת" בחלקו הפנימי הגבוה של הרכס
"היורה השטוחה" בחלקו המערבי הנמוך של הרכס
התוצרים הגאולוגיים בהרי היורה רבים וגילם נע מסוף הפלאוזואיקון ועד להולוקן.
עובי החתך הסטרטיגרפי של הרכס מגיע ל-2 ק"מ.
ברכס מצויים שני סוגי תוצרים עיקריים: חומרי התשתית וסלעים מאוחרים ממהלך הרביעון.
על פני השטח נחשפים תוצרים משניים, בעיקר קרקעות מהשלישון ומהרביעון, ובהן קרקעות עכשוויות.
התשתית אינה גלויה, ומחשופים שלה נמצאים בגבולות הצפוניים והמערביים של הרכס – ביער השחור, בהרי הווז' ובמסיב סר (Serre).
שני סוגי המחשופים מגלים מצד אחד סלעים אנדוגניים שנוצרו בעומק תת-הקרקע בשלב געשי והובלו אל פני השטח באמצעות תנועה אנכית, ומצד שני – סלעי משקע וסלעים מותמרים.
הסלעים המשניים מהווים את עיקר הרכס ומורכבים מסלעי משקע רבים שהורבדו בסביבה ימית.
הסלעים העתיקים ביותר הנחשפים הם מן הטריאס, והם מצויים מסביב למסיב סר ובשולי הרי הווז'.
סלעים רבים מן היורה מרכיבים את מרבית הרכס ואת רמות הסון הגבוה, שם גם מצויים סלעים רבים מהקרטיקון.
סלעי השלישון ניכרים רק בשולי הרי היורה והם נחשפים לרוב לאחר התמוטטות בגדות נהרות, בעיקר באגני מולאס וברסה (Bresse).
סלעי שלישון מאוחרים נחשפים בקערים אחדים ביורה הגבוהה, דוגמת עמק ז'ו וסמוך לעיירה דלמון (Delémont).
קרקע רביעונית מצויה בעיקר במישורי הסחף של מרבית הנהרות באזור ובמצבורים שנותרו מעידן הקרח האחרון.
גם קרקעות שנוצרו כתוצאה ממפולות סלעים הן רביעוניות.
העדרם של מחשופים מהפלאוזואיקון אינו מעיד על העדר סלעים אלה מן הרכס, ואלה מופיעים בחתך הסטרטיגרפי שלו.
הם מצויים מעל תשתית של סלעים אנדוגניים דוגמת גרניט וסלעים מותמרים דוגמת גנייס.
תשתית זו התגלתה בקידוחים שנערכו בין השנים 1970 ו-1980. עומק התשתית נע מ-200 מטרים מתחת ללונס-לה-סונייה (Lons-le-Saunier ) ועד 2,000 מטרים מתחת לשרשרת הגבוהה.
מסיב סר הוא שלוחה של התשתית המצויה מצפון-מערב לרכס.
במהלך היווצרות הרי היורה התרוממה התשתית בכמה מקומות בעקבות לחצי דחיסה מהרי האלפים, וניקבה את הכיסוי המשקעי.
המסיב מורכב מסלעי תשתית דוגמת גרניט וסלעי כיסוי המופרדים באמצעות העתקים.
סלעי הטריאס מצויים בהרי היורה בשני מקומות: בשולי הרכס ובחפיפה לתשתית העתיקה בגבול עם אגן ברסה.
בגבול זה נחשפת רק רצועה אחת מטריאס תחתון, אך קידוחים משנות ה-50 שהתבצעו במסגרת חיפושי נפט סייעו להגדרת הרצף הסטרטיגרפי כולו.
שני סוגי סלעים מאפיינים את הטריאס באזור זה: סלעים דטריטיים דוגמת אבן חול ופצלים מהצטברות משקעי סחיפה, וכן סלעי התאדות שנוצרו ממינרלים דוגמת דולומיט, גבס, הליט ואנהידריט.
קשה מאוד לקבוע סטרטיגרפיה מקיפה ומפורטת של הטריאס בהרי היורה בגלל מורכבות טקטונית שהתפתחה במסלע, המקשה גם לקבוע הקבלות בין הרכס לבין אגן מולאס.
סלעי תור היורה היו נושא המחקר של אלכסנדר פון הומבולדט, והיוו בסיס לשמה של יחידת זמן גאולוגית זו.
סלעים מן הליאס נחשפים במקרים בודדים בשקעים בסון הגבוה, למרגלות הקמרים ובגבול הרכס עם אגן ברסה.
עובייה של השכבה כ-200 מטרים והוא עקבי ממערב למזרח.
סלע הליאס הבולט הוא חוואר אפור, אך קיים גם מיעוט של חוואר כחול, פצלים ואבן גיר.
עושר במאובנים דוגמת אמוניטים, צדפות וחלזונות מעלה כי שכבות אלה הורבדו בים עשיר באורגניזמים מגוונים.
שינויים קלים אלה בסביבת ההשקעה הימית הוביל להיווצרות סלעים בעלי פאצייס (Facies) מגוון.
משקעים ליאסיים כאלה מהווים קרקע פורייה לענבי יין מסוג סבנין (Savagnin).
הדוגר מיוצג במערב ברמת הסון הגבוה, באגן ברסה וברצועת הקימוט של "ההר הקטן" בדרום-מערב הרכס, שבמדרונותיה מצויים כמה מחשופים נראים לעין.
סלעי הדוגר כוללים אבן גיר אואוליתית, אבן גיר חווארית ומעט עפרות ברזל.
עובי השכבה כ-250 מטרים וסלעיה ניכרים בצוקים ברמות שמסביב לרכס.
המלם מיוצג בשכבה שעובייה כ-500 מטרים, המצויה בקמטים בשרשרת הגבוהה, בהר הקטן, ביורה השטוחה וברצועות הקימוט, וגם ברמות החיצוניות דוגמת רמת הסון הגבוה.
סלעים אלה נראים בגבול אגן מולאס והאלפים, וסדרה שלהם נראית בקרקס הקרחוני Cirque des Foules הסמוך לעיירה סן-קלוד (Saint-Claude).
המסלע כולל אבן גיר דולומיטית וחוואר.
בשכבות אלה נמצאו בשנת 2004 עקבות של דינוזאורים סמוך לעיירות קיסייה (coisia) ולול (Loulle).
סלעי הקרטיקון מצויים בקערים בשרשרת הגבוהה, ועם היווצרותם מסתיימת ההשקעה הימית ביורה הגבוהה.
סלעי הקרטיקון העליון חסרים בהרי היורה ונובעים מעליית האזור אל מעל פני הים בתקופה זו ומנסיגתו לכיוון דרום-מערב.
כתוצאה מכך נוצר מסלע שעוביו אינו עולה על 200 מטרים.
סלעי הקרטיקון מורכבים בעיקר מתערובת של אבן גיר וחוואר.
מחשופים שלהם מצויים בהרי היורה מאחר שהם שרדו הודות לקימוט מאוחר – שהגן עליהם מסחיפה בעוד השכבות מעליהם הוסרו לחלוטין.
במהלך השלישון התפתחה היורה לרכס הרים בעקבות דחיקה שנבעה מהרי האלפים.
מרבית הסלעים מתקופה זו הם מסביבת היווצרות יבשתית והם מצויים לאורך הרכס ובאגנים הסמוכים לו, בין היתר כמשקעים אגמיים ונהריים.
בתחילת השלישון התרחשה באזור היורה סחיפה נרחבת, שמנעה את השקעתם של משקעים מהפלאוקן וכמעט את כל משקעי האאוקן, ומסבירה את היעדרם מהטור הסטרטיגרפי של הרכס, אף כי סלעים מן הפלאוקן, האאוקן והאוליגוקן מצויים באגן הריין, באגן ברסה ובעמק הסון.
משקעים אוליגוקניים מצויים גם באגן דלמון בצפון הרכס, והם מורכבים ממשקעים ימיים גיריים שמקורם במשקעים נהריים או אגמיים.
בתחילת המיוקן התכסתה השרשרת הגבוהה במשקעים אגמיים מולאסיים – משקעים הנוצרים בקדמת רכס מתרומם.
מרבית סלעי הרביעון גלויים על-פני השטח והם נובעים מכמה מקורות:
במהלך הרביעון חלה באזור התקרחות משמעותית.
משקעים קרחוניים רביעוניים דוגמת מורנות כיסו סלעים קודמים לאחר שההרים כבר התרוממו.
אירועים אלה התרחשו בשני מחזורים:
המחזור הראשון התרחש בפליסטוקן תיכון, בתקופת קרח קדומה שהחלה לפני כ-180,000 שנים והסתיימה לפני כ-130,000 שנים ונקראת "התקרחות ריס" (Riss glaciation).
תוצרי מחזור זה ניכרים בחזית חיצונית הנחשפת בשולי העמקים התלולים בצפון היורה השטוחה.
המחזור השני נקרא "התקרחות וורם" (Würm glaciation) ותוצריו ניכרים בחזית פנימית באזור ההר הקטן ועמק נהר האן בדרום היורה השטוחה.
משקעים משני המחזורים מתבטאים במורנות פנימית וחיצונית, בסחף ובטין נהרי ואגמי.
משקעים אלה נראים בעמק האן ובעמקים התלולים.
בשרשרת הגבוהה קיימים לפחות 150 ביצות ומשקעי כבול שהחלו להתפתח כמה אלפי שנים לאחר נסיגת הקרחונים.
אזורים אלה הם שקעים המתאפיינים בניקוז גרוע, שהתמלאו במי הפשרת הקרחונים.
הכבול – וכן הטחבים שצמחו בהם – מתעדים את השינויים האקלימיים שהתרחשו מאז עידן הקרח האחרון, בין היתר באמצעות השתמרות אבקנים.
במהלך הרביעון הושקעו בהרי היורה משקעי סחף המורכבים מחול, חצץ וטין.
אלה הורבדו באמצעות נהרות, מפולות ושיטפונות, חלקם על מדרונות ההרים עד 60 מטרים מגובה האגנים.
הבדלים בין תקופות חמות וקרות ניכרים במעין טרסות שנוצרו ממחזורים של הרבדה וסחיפה.
ביורה קיימים מדרונות רבים שנוצרו מסחיפה, אך גם ממפולות – שחלקן אירעו כתוצאה של כבידה ואחרות אירעו בעקבות רעידות אדמה.
על מדרונות אלה מורבדים משקעים שעוביים 1–3 מטרים.
משקעים אלה נחלקים לשלושה סוגים: חוואר הנוצר ממפולות ושיטפונות, חלוקי נחל המוסעים על ידי נחלים ושברי סלעים בגדלים שונים הנוצרים בתהליכי קפיאה והפשרה.
רכס היורה שוכן בין שני מבנים גדולים: אזור ההתנגשות האלפיני בדרום-מזרח הרכס והגראבנים של אגני הריין והברסה בצפונו ובמערבו.
מיקום זה חשוב להבנת האירועים הטקטוניים שעיצבו את הרכס, ובעיקר סדרה של אורוגנזות, אירועי מתיחה באוליגוקן שגרמו לסדיקת התשתית והכיסוי המשקעי, וכן אירועי התקצרות בגבול מיוקן-פליוקן שגרמו להתנתקות אלוכתונית של הכיסוי המשקעי מן התשתית.
ההיסטוריה הגאולוגית של הרי היורה קשורה ישירות לארבעה אירועים אורוגניים שעיצבו את אירופה בשלבים שונים של התפתחותה:
אאו-אירופה – התגבשה בשלהי הפרקמבריון במסגרת שלבי התכנסות שיצרה את יבשת-העל רודיניה
פלאו-אירופה – התגבשה בתחילת הפלאוזואיקון במסגרת האורוגנזה הקלדונית
מזו-אירופה – התגבשה לקראת סוף הפלאוזואיקון במסגרת
נאו-אירופה – התגבשה בגבול המזוזואיקון והקנוזואיקון במסגרת הקימוט האלפיני
בשלהי הפרקמבריון התרחשו כמה אירועים של התכנסות והתפרקות יבשות-על.
לפני 1,100–750 מיליון שנים, במעבר בין המזופרוטרוזואיקון והנאופרוטרוזואיקון, החלה התכנסות יבשות שיצרה את רודיניה.
במהלך ההתכנסות אירעו כמה אורוגנזות, בהן אורוגנזת אורל שיצרה את רכס הרי אורל וחיברה את אסיה ואת אירופה לאירואסיה, אורוגנזת גרנוויל שפעלה בעיקר באמריקה הצפונית ואורוגנזת דלסלנדיה (Dalslandian Orogeny) שפעלה בתוך אירופה, בעיקר בסקנדינביה ושרידיה נחשפים בשוודיה ובנורווגיה.
אירוע אורוגני נוסף שהתרחש באותה עת הוא האורוגנזה הקיבארית, שפעלה בלוח האפריקאי.
לאחר התפרקותה של רודינה התרחשה התכנסות נוספת, שכינסה כמה משרידיה ללאוראסיה.
אחד מאירועים אלה התבטא באורוגנזה הקלדונית שהתרחשה לפני 390–490 מיליון שנים, מסוף הקמבריון ועד תחילת הדבון.
שרידיה נחשפים בחלקים מצפון-מרכז אירופה, בסקנדינביה, בגרינלנד ובאיים הבריטיים.
בפלאוזואיקון החלה התכנסות יבשות שהביאה להיווצרה של יבשת-העל פנגיאה.
התכנסות זו לוותה באורוגנזה שיצרה את [ – רצועת קמטים ארוכה שנמתחה לאורך המפגש בין לאוראסיה וגונדוונה.
רכס זה הורכב מסלעים מותמרים ומסלעי יסוד, שנסחפו במהלך הזמן והושקעו בשקעים שבין ההרים.
בשלהי הפלאוזואיקון, בתור הפרם, כבר נעלם חלק גדול מן הקימוט ההרציני ונותרו ממנו מקטעים בודדים, כמה מהם מסיבים סמוכים לרכס היורה דוגמת הרי הווז' מצפון ליורה, מסיב סנטרל (מצרפתית: המסיב המרכזי) במרכז צרפת ומסיב סר בשוליים הצפון-מערביים של הרכס.
בשלב זה הפך אזור היורה למשטח יבשתי בעל תבליט, שבאגניו הושקעו שרידי סחיפה מהקרבון ומהפרם.
אגנים אלה תחומים בהעתקים וכיוונם מצפון-מזרח לדרום-מערב – כיוון התואם לכיוון עמק הביקוע שהחל להתפתח בין לאוראסיה וגונדוונה וציין את תחילת התפרקותה של פנגיאה.
התפרקותה של פנגיאה במזוזואיקון לוותה בהתפתחותו של ים טתיס, שבמהלך הטריאס התרחשה חדירה הדרגתית שלו לאזור הרי היורה מצפון וממזרח.
בעקבות החדירה הימית הפך האזור לחוף נרחב, בו התפתחו לגונות שהוזנו באמצעות נחלים ונהרות.
תנאי אקלים חם עודדו התאדות של מי הלגונות והשקעה של גבס, חוואר והליט – שכיסו את סלעי התשתית ההרצינית.
באזור היורה נראות אי התאמות המציגות שלבי מעבר בין סחיפת סלעי התשתית לבין החדירות הימיות, בהם התרחשה השקעה נהרית של חול, חצץ וחלוקים.
במהלך היורה התגברה החדירה הימית, והאזור הפך למשטח קרבונטי מנוקד באיים טרופיים שבצבצו מן הים.
גובה פני הים השתנה בהתאם לתנועה האנכית של האזור, והוביל לשתי תקופות של התרוממות כמעט מוחלטת מן הים הרדוד ולהגדלת שטחם של האיים.
תקופות אלה ניכרות בשינויים במשקעים בתור היורה – משקעים חופיים, לגונריים ושוניתיים.
משקעים אלה אינם נראים בהרי האלפים, שהיו מצויים באותה עת בעומק ים טתיס.
סביבה טרופית זו אפשרה את קיומו של שפע מיקרואורגניזמים, צדפות, אלמוגים ושאר שוכני קרקעית רדודה שתרמו סידן פחמתי להיווצרות הסלעים, כמו גם של דינוזאורים שהותירו בשלהי המלם את טביעות רגליהם במשקעים הרכים.
לאחר שתי תקופות אלה של התרוממות חלה בתחילת הקרטיקון חדירה ימית נוספת, שהתגברה במעבר בין הקרטיקון התחתון לעליון – עת התרחש כיסוי ימי נרחב בכל האגן הפריזאי שכונה "ים הקירטון" .
"ימי קירטון" כאלה היו נפוצים ברחבי צפון-מערב אירופה בקרטיקון העליון, ושרידיהם נחשפים בעיקר בצוקי-חוף.
פתיחתו של האוקיינוס האטלנטי בין הלוח הדרום-אמריקאי לבין הלוח האפריקאי לוותה בתנועתו של האחרון צפונה בקצב של סנטימטר אחד בשנה, תוך כדי סיבוב נגד כיוון השעון.
תנועה זו הובילה לסגירה הדרגתית של ים טתיס כאשר הקרום האוקייני של הלוח האפריקאי החל לנחות מתחת ללוח האירואסייתי.
במהלך אירועים זה נוצר הלוח האדריאטי – שבר המורכב בעיקר מקרום יבשתי, שהתנתק מהלוח האפריקאי לאורך העתק חילוף ונע לצפון-מערב.
הרי היורה החלו להתרומם באופן משמעותי בתחילת השלישון, אם כי ההתרוממות החלה בסוף הקרטיקון כחלק בלתי-נפרד מהקימוט האלפיני.
אורוגנזה זו יצרה את החגורה האלפידית – רצף אורוגני הכולל בין השאר את הרי האלפים, הרי היורה והפירנאים באירופה, את הרי האטלס בצפון-אפריקה, את הרי זגרוס, הרי אלבורז, הרי קופט והרי רוד באיראן, וכן את הרי ההימלאיה במרכז אסיה.
בשלהי הקרטיקון החל הלוח האירואסייתי לנוע מזרחה ביחס ללוח האפריקאי והאדריאטי שהחלו לנחות תחתיו.
תנועתם של שני הלוחות האחרונים צפונה הובילה לסגירת ים טתיס, וכן לדחיסה ולקימוט של סלעי המשקע שהורבדו על קרקעית הים ולהפיכתם לטריז משקעים בשולי המפגש הבין-לוחי.
דחיסה זו גרמה להתרוממות באזור היורה, שהתבטאה בגבול הקרטיקון והשלישון – לפני כ-65 מיליון שנים – ביצירת תבליט נמוך.
במהלך האאוקן חלה באזור התרוממות נוספת, ופני השטח הפכו מארכיפלג לרצף יבשתי.
בסלעי אבן הגיר מהיורה ומהקרטיקון שהתרוממו מתוך הים החלו להתפתח תהליכים קרסטיים.
בסוף האאוקן החלה שקיעה של הגראבנים מצפון וממערב להרי היורה, שנמשכה על לאמצע המיוקן.
שקיעתם של האגנים התמשכה אל תוך רכס היורה כרשת של העתקים.{{הערה|שם=european|''Encyclopedia of European and Asian Regional Geology, עמ' 242}}
ההפחתה של הלוח האפריקאי מתחת ללוח האירואסייתי, שהתעצמה בהדרגה במהלך האאוקן והאוליגוקן, החלה להיחלש במיוקן.
בין פרקי האטה כאלה התרחשו שני קימוטים משמעותיים של הרי היורה בסוף המיוקן.
התרוממות זו לוותה במתיחת הקרום ובסדיקת התשתית והכיסוי המשקעי לאורך רשת ההעתקים, הניכרת בעיקר ברמות היורה.
בצוקים שנוצרו בשולי הסדקים חלה סחיפה, שתוצריה הושקעו באגנים הסמוכים.
תנועתם של הלוחות המעורבים בקימוט האלפיני עדיין נמשכת, וכך גם הקימוט האלפיני עצמו.
הרי האלפים ממשיכים להתרומם בקצב של מילימטר אחד לשנה – קצב דומה לזה של הסחיפה המונעת את צמיחתם.
בסוף השלישון התנתקו הרי היורה מן החגורה האלפידית בעקבות שקיעת אגן מולאס, שהתרחשה כתוצאה מהתחדשות המעוות במבני התשתית ההרצינית.
באמצע המיוקן, לפני כ-11 מיליון שנים, החלו לפעול תהליכי קימוט עצמאיים בהרי היורה, שנמשכו אל תוך הפליוקן, עד לפני כ-3 מיליון שנים.
מעוות מקביל שהתרחש בהרי האלפים יצר לחץ על אגן מולאס, שהעביר אותו הלאה – אל הרי היורה.
תהליכי הקימוט פעלו בעוצמות שונות על חלקים שונים של הרכס.
צורתו הקשתית של הרכס מצביעה על לחץ רב יותר במרכזו, בעיקר סמוך לאגם ז'נבה.
הקימוט השפיע במיוחד על השרשרת הגבוהה, שצירי קמטיה מקבילים להעתקים: מדרום-מערב לצפון-מזרח.
ביורה קיימים שני סוגי קמטים שהתפתחו במהלך המעוות של סוף המיוקן:קמטים עובריים – קמטים פתוחים הקשורים לסלעי התאדות ומצויים ברמת היורה וסמוך לאגן מולאסקמטים מפותחים – דוגמת קמטים רובצים, הקשורים לדחיקה ומצויים בשרשרת הגבוהה
השפעתו של קימוט זה על היורה יצרה את אחד המאפיינים הטקטוניים הייחודיים של הרי היורה: התנתקות סלעי הכיסוי מן התשתית וגלישתם לצפון-מערב על-גבי מישור התנתקות, תוך העתקה נרחבת.
התנתקות זו בהרי היורה, שהתפתחה בגבול מיוקן-פליוקן, נבעה בחלקה מעוצמת תהליכי הקימוט, ובחלקה מהימצאותם של סלעי התאדות ושל חרסית בסלעי הפצלים במישור המגע עם סלעי התשתית.
תופעה זו הייתה אחד מנושאי המחקר של הגאולוג הצרפתי מרסל אלכסנדר ברטראן במחקריו על גלישונים.
שניים מהקמטים הידועים של הרי היורה נוצרו בתהליכי הקימוט וההתנתקות:
קמט "כובעו של הז'נדרם" (Le Chapeau de gendarme) נחשף ביורה הגבוהה, סמוך לעיירה סנט-קלוד (Saint-Claude).
ראשיתו בקימוט במהלך המיוקן שגרם להתרוממות והיווצרות העתקים.
בהשפעת הכבידה החליקו סלעי הכיסוי מעל התשתית לאורך מורדות "הר אבן החול" (mont sur les grès) הסמוך לסנט-קלוד, ויצרו את צורתו הנוכחית של הקמט.
שלט הסבר בצדו של הקמט מסביר כי הקמט קיבל את שמו בתחילת המאה ה-19 מאחר שהוא דומה בצורתו לכובעיהם של הז'נדרמים בצרפת באותה עת, וכי היה מוכר עוד טרם התברר לגאולוגים אופן היווצרותו.
כקילומטר אחד דרומית-מערבית ל"כובעו של הז'נדרם" מצוי קמט נוסף – פטריית השמפיניון''' (Pli en Champignon de la Cernaise).
קמט זה נחשף לאחר שחיקה קרחונית מאוחרת לקימוט.
במהלך הרביעון כוסו הרי היורה בקרחונים.
בתור הרביעון אירעו 20 מחזורים קרחוניים, אולם לא ידוע אם הרי היורה הושפעו מכולם או רק מחלקם, מפני שעדויות גאולוגיות ממחזור קודם נמחו באמצעות שחיקה קרחונית של מחזור חדש.
עם זאת נותרו בהרי היורה עדויות משני מחזורי ההתקרחות האחרונים: "התקרחות ריס" (Riss glaciation) ו"התקרחות וורם" (Würm glaciation), ששיאה לפני כ-22,000 שנים.
המחזור האחרון היה מצומצם ביורה, ולכן הותיר עדויות מקיומו ומן המחזור שקדם לו.
מחזורי התקרחות אלה לא היו תלויים בהתקרחות הרי האלפים, והרי היורה היו מכוסים בכיפת קרח מקומית.
העיצוב הגאומורפולוגי של הרי היורה ברביעון הושפע בעיקר מקרחונים, במיוחד בשרשרת הגבוהה.
שיעור השחיקה הקרחונית וסחיפת תוצריה במחזור האחרון נאמד ב-4,400±1,700 טונות לכל קילומטר רבוע בשנה – שיעור העומד על הסרת 6 מטרים בממוצע מגובה הרכס במחזור זה לבדו.
לפי אומדן זה, שיעור השחיקה הקרחונית במחזורי ההתקרחות בפליסטוקן עומד על כ-100 מטרים, ובתוספת בליה כימית – כ-115 מטרים.
אחד הביטויים של העיצוב הקרחוני בהרי היורה הוא קרקסים קרחוניים, דוגמת Creux du Van ביורה השווייצרית שרוחבו כ-1,400 מ' ועומקו כ-150 מ'.
צורת נוף זו נוצרת משילוב של בליה בתנאי קפיאה והפשרה, שחיקה קרחונית וסחיפה של תוצריהן.
התהליכים האורוגנזיים של הקימוט האלפיני נמשכים גם כיום והם מלווים בהתהוותם של מבנים חדשים ובפעילות סייסמית, תוך שיעורים גבוהים מהממוצע של התרוממות באלפים המערביים, ואף גבוהים מאלה בצפון רכס היורה.
בדרום הרכס נמשך מעוות שכיוונו דומה לקימוט המקומי של היורה מהמיוקן לפליוקן.
הסיבות להתרוממות הרביעונית בהרי היורה מגוונות, והעיקרית בהן היא התרוממות איזוסטטית הנובעת מהסרת משקלה של כיפת הקרח מעל הרכס עם הפשרתה.
סיבות נוספות הן תנועה טקטונית עכשווית והסרת מסה הנובעת ממפולות ומניצול של מי תהום.
בנוסף להתרוממות נמשכת תנועה אופקית של הרכס לצפון-מערב בשיעור שאינו עולה על מילימטר אחד בשנה – תנועה התואמת את הדינמיקה בין הלוחות.
שיעורי ההתרוממות והתזוזה ורעידות אדמה לאורך השוליים הדרומיים של הרי היורה מצביעים על התחדשות התנתקות של סלעי הכיסוי מן התשתית.
הגאולוגיה של הגרנד קניון חושפת 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 200 מיליון שנים לקרוב ל-2 מיליארד שנים.
מרביתן התגבשו במים רדודים וחמימים בסמוך לחופי ים, שמזמן כבר אינם קיימים, במערב אמריקה הצפונית.
בין השכבות יש ייצוג הן למשקעים ימיים והן למשקעים יבשתיים, כולל דיונות מאובנות ממדבר נכחד.
נתגלו לפחות 14 מקרים של אי התאמה בטור הסטרטיגרפי של שכבות סלעי המשקע באזור הגרנד קניון.
האזור החל להתרומם לפני כ-75 מיליון שנים במהלך האורוגנזה הלרמידית - אירוע של בניית רכסי הרים שהיה הגורם העיקרי ליצירת הרי הרוקי במזרח.
בסך הכול התרוממה רמת קולורדו כ-3.2 קילומטרים.
פרובינציית אגן ורכס הסמוכה ממערב החלה להיווצר לפני כ-18 מיליון שנים כתוצאה מהתמתחות קרום כדור הארץ.
המים של מערכת הניקוז זרמו דרך מה שכיום הוא מזרח הגרנד קניון ונשפכו לתוך מה שהוא כיום חלקה התחתון של פרובינציית אגן ורכס.
פתיחתו של מפרץ קליפורניה לפני כ-6 מיליון שנים אפשרה לנהר גדול לחצוב את דרכו מהמפרץ בכיוון צפון מזרח.
הנהר החדש השתלט על מערכת הניקוז הישנה על מנת ליצור את נהר הקולורדו שהחל להתחתר בגרנד קניון.
אקלימים לחים יותר, תוצאה של עידני קרח שהחלו לפני 2 מיליון שנים הגבירו במידה ניכרת את קצב חציבת הגרנד קניון, ולפני 1.2 מיליון שנים כבר היה הקניון עמוק כמו בימינו.
פעילות געשית השקיעה לבה על האזור בתקופה שבין לפני 1.8 מיליון שנים ל-500,000 שנים.
לפחות 13 סכרי לבה חסמו את נהר הקולורדו תוך יצירת אגמים שעומקם הגיע עד 600 מטרים.
סוף עידן הקרח האחרון ופעולותיו של האדם במאה השנים האחרונות הפחיתו מאוד את עוצמת החתירה של הנהר בקניון, בפרט סכרים אשר שינו לגמרי את תבניות הסעת הסחף בנהר והשקעתו.
נעשו ניסיונות ליזום שיטפונות מבוקרים מסכר קניון גלן במעלה הנהר על מנת לראות האם יש לפעולה זו אפקט משקם.
רעידות אדמה ואירועי סחיפה מסוג תנועת בלית עדיין משפיעים על עיצוב פני האזור.
הפרקים להלן מפרטים את שכבות הסלע של אזור הגרנד קניון מהסלעים העתיקים ביותר ועד לסלעים הצעירים ביותר.
הגאולוגים מקבצים את השכבות ליחידות ליתוסטרטיגרפיות (יחידות סלע) הקרויות פרטים (באנגלית members) המוכלות בתוך תצורות (formations) המקובצות לחבורות (groups) המאוחדות, במקרים נדירים, לחבורות-על (supergroups).
יחידות הסלע קרויות על שם תצורות נוף שבקרבתן התגלו לראשונה.
תצורות הנוף (גבעות, קניונים, מצוקים וכו') באזור הגרנד קניון כונו בשמות אנשים, שמות אינדיאניים מקוריים, שמות הלקוחים ממיתולוגיות שונות, שמות שנועדו לתאר דמיון בין תצורות הנוף לאתרים ידועים אחרים ואפילו שמות ליריים כיד הדמיון של האדם שהדביק את הכינוי.
רבים משמות תצורות הנוף מקורם בכינויים שהעניק להם הגאולוג קלרנס דטון (Clarence Edward Dutton; 1912-1841) שפרסם ב-1882 את המחקר הגאולוגי המקיף הראשון על הגרנד קניון ("Tertiary History of the Grand Canon District").
דטון האמין ששמות של מקומות בגרנד קניון, בהיותו אחת מצורות הנוף החשובות והמרשימות ביותר על פני כדור הארץ, חייבים לשקף את מכלול תרבויות העולם, והוא בחר שמות ממיתולוגיות ואגדות ממקומות שונים בעולם.
משום כך יש בגרנד קניון שמות מהמיתולוגיה ההודית (גבעת Vishnu Temple - "מקדש וישנו"), מהמיתולוגיה המצרית (צוק Tower of Ra - "מגדל רע"), מהבודהיזם (גבעת Budda Temple - "מקדש בודהה") ומהמיתולוגיה הרומית (גבעת Jupiter Temple - "מקדש יופיטר").
תשתית סלעי היסוד והסלעים המותמרים
גנייס אלווס כּאזם (במקור Elves Chasm Gneiss) - גילו מוערך ב-1.84 מיליארד שנים, כ-90 מיליון שנים עתיק יותר מכל סלע אחר בגרנד קניון.
סלע גנייס זה נתגלה אך ורק באזור קניון אלווס כּאזם (Elves Chasm - "נקיק האלפים").
אף שמקורו אינו ברור, יש המעריכים שהוא קטע מקרום קדום של כדור הארץ.
המערכת המותמרת של ערוץ הגרניט (במקור Granite Gorge Metamorphic Suite) - שם כולל לשלוש יחידות נבדלות של סלעים על-תשתיתיים מתור הפלאופרוטרוזואיקון בערוץ הגרניט העילי (Upper Granite Gorge): יחידות סלעים אלו מכונות על שמות אלים מהמיתולוגיה ההודית:
צפחת ברהמה (Brahma Schist) - סלע הצפחה נוצר בהתמרה של סלעים געשים מאפיים עד בינוניים וגילו מתוארך ל-1.75 מיליארד שנים.
הרכב הסלע כולל צפחות של אמפיבוליט, הורנבלנדה-ביוטיט-פלגיוקלז ומשקעים סולפידיים מותמרים.
צפחת ראמה (Rama Schist) - התמרה של סלעים געשיים פלסיים המתוארכת לפני 1.742 מיליארד שנים.
הרכב הסלע צפחות של קוורץ ופצלת השדה.
על סמך עירוב השכבות בין יחידות הסלע והכמות הגדולה של הסלעים מיחידות אלו משערים כי מקורם בסלעי געש תת-מימיים הקשורים לקשת איים.
יחידות אלו כוסו בצפחת וישנו.
צפחת וישנו (Vishnu Schist) - הרכב הסלע צפחות של קוורץ ונציצים.
השכבה נוצרה בעידן הפרקמבריון כאשר כ-8,000 מטרים של אפר געשי, בוץ, חול, וטין הושקעו באגן גב הקשת הרדוד, בדומה לים יפן של ימינו.
האגן היה בין לאורנטיה (יבשת שקדמה לאמריקה הצפונית) ובין הרצועה האורוגנית של הרים והרי געש בקשת איים דומה לאיי יפן של ימינו.
מלפני 1.8 מיליארד שנים ועד לפני 1.6 מיליארד שנים התנגשו לפחות שתי קשתות איים עם היבשת הפרוטו אמריקה הצפונית.
תהליך זה של טקטוניקת הלוחות דחס משקעים ימיים אלו, דחף אותם אל לאורנטיה וגרם להתרוממותם מעל פני הים.
בשלב מאוחר יותר נקברו סלעים אלו בעומק של 19 קילומטרים מתחת לפני השטח ועברו התמרה בתנאי החום והלחץ בעומק זה.
זהו כיום הסלע הקשה של צפחת וישנו שנחשף בערוץ הפנימי שבתחתית הקניון.
לא נתגלו מאובנים במערכת המותמרת של ערוץ הגרניט, אך ייתכן שעדשות של שיש שנתגלו ביחידות סלעים אלו נוצרו ממושבות של אצות פרימיטיביות.
גרניט זורואסטר (Zoroaster Granite) - נוצר כאשר במקביל להתנגשות בין האיים הגעשיים והיבשת לפני כ-1.7 מיליארד שנים עלו גושים של מאגמה מאזור ההפחתה וחדרו לתוך המערכת המותמרת של ערוץ הגרניט.
מחדרים פלוטונים אלו התקררו לאיטם תוך יצירת סלע הגרניט שבחלקו עבר מאוחר יותר התמרה והפך לגנייס.
ניתן לראות יחידת סלע זו כרצועות בהירות בצפחת וישנו הכהה יותר והמשובצת בגארנט (מסומנת ב-1b בשרטוט 1).
החוקרים מונים כ-20 מחדרים פלוטונים שהתרחשו בשלושה שלבים: שני שלבים במהלך תקופת ההתמרה הראשונית של צפחת וישנו, והשלישי לפני כ-1.4 מיליארד שנים.
לשלב השלישי התלוו יצירת העתקים בקנה מידה נרחב, בייחוד לאורך העתקי צפון-דרום שגרמו לביקוע חלקי של היבשת.
ההתנגשות הרחיבה את גבולות היבשת מגבול ויומינג-קולורדו עד מקסיקו וכמעט שהכפילה את עובי קרום כדור הארץ באזור הגרנד קניון.
כחלק מעיבוי זה נוצר הרכס הקדום הגבוה (בין 8 ל-10 קילומטרים) של הרי מזאטזל (Mazatzal Mountains).
בין המחדרים: פלוטון רובי (Ruby Pluton) הבנוי גרנודיוריט וגילו מוערך ב-1,717 מיליון שנים ועבר התמרה משמעותית, פלוטון פנטום (Phantom Pluton) שגילו מוערך ב-1,662 מיליון שנים ועבר התמרה בינונית ופלוטון קווטרמסטר (Quartermaster Pluton) שגילו מוערך ב-1,375 מיליון שנים או 1,350 מיליון שנים ולא עבר התמרה.
סחיפה שנמשכה כ-300 מיליון שנים סחפה את מרבית המשקעים החשופים ואת ההרים.
תהליך זה הקטין את ההרים הגבוהים מאוד לכדי גבעות נמוכות שגובהן היה בין מטרים בודדים לכמה עשרות מטרים.
הגאולוגים מכנים פער זמן משמעותי בין יחידות מסלע או הבדלים בגאומטריה ובהרכב שלהן בשם אי התאמה.
בתחומי הפארק הלאומי גרנד קניון קיימות אי התאמות רבות, אולם אי התאמה זו שבין סלעי הגרניט שעברו התמרה לצפחה וגנייס בפרקמבריון 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 (John Wesley Powell; 1902-1834) 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.
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.
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.
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.
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.
במהלך עידן הפלאוזואיקון היה חלקה המערבי של היבשת שעתידה להיות אמריקה הצפונית בסמוך לקו המשווה ועל שולי היבשת הסבילים.
המפץ הקמבריוני של בעלי החיים התרחש במהלך 15 מיליון שנים בחלק זה של העולם.
האקלים היה חמים וחסרי חוליות, דוגמת טרילוביטים, היו נפוצים.
האוקיינוס חזר לאזור הגרנד קניון מהמערב לפני כ-550 מיליון שנים.
ככל שקו החוף נע מזרחה הורבדו באוקיינוס במקביל שלוש התצורות של חבורת טונטו (Tonto Group).
אבן חול טפאיטס (Tapeats Sandstone) - גילה 525 מיליון שנים והיא עשויה מחול מגרגירים בגודל בינוני עד גס וקונגלומרט שהורבד על חוף קדום.
(מסומנת ב-3a בשרטוט 1) גלונים נפוצים בפרטים העליונים של שכבה חומה כהה זו.
מאובנים ועקבות מאובנים של טרילוביטים וברכיופודים נתגלו בטפאיטס.
כיום יוצרת שכבה זו צוקים בעובי 30 עד 100 מטרים.
פצלי ברייט אנג'ל (Bright Angel Shale - "המלאך הזוהר") - גילם 515 מיליון שנים והם עשויים מפצלים שמקורם באבן בוץ ובה מקטעים קטנים של אבן חול ואבן גיר עם מעט שכבות דקות של דולומיט.
שכבה זו הורבדה במקור כבוץ בסמוך לחוף ומכילה מאובני ברכיופודים, טרילוביטים ותולעים .
צבעה של תצורה זו הוא בעיקר כמה גוונים של ירוק עם חלקים בגוונים שחומים עד אפורים.
שכבה זו יוצרת מדרון ועובייה בין 82 מטר לבין 140 מטרים.
המינרל גלאוקוניט אחראי לגוון הירקרק של שכבה זו.
אבן גיר מוּאב (Muav Limestone) - גילה 505 מיליון שנים ועשויה משכבות דקות של אבן גיר אפורה שהורבדה רחוק מהחוף משקיעה של פחמת הסידן .
שכבה זו ענייה במאובנים, אבל גם בה נתגלו טרילוביטים וברכיופודים.
שכבת אבן גיר מואב עבה הרבה יותר בחלקו המערבי של הקניון מאשר חלקו המזרחי.
המואב יוצרת צוקים בעובי 41 עד 252 מטרים.
שלוש תצורות אלו הורבדו במשך תקופה של 30 מיליון שנים מהקמבריון התחתון עד הקמבריון התיכון.
המאובנים הנפוצים ביותר שנתגלו בחבורה זו הם טרילוביטים ואחריהם ברכיופודים, אבל מאובנים שמורים היטב נדירים יחסית.
ידוע כי קו החוף נסוג לאחור משום שהמשקעים דקי הגרגיר הורבדו על גבי משקעים גסי גרגיר.
כיום, בנויה בימת טונטו (Tonto Platform) הנראית מעל ובעקבות נהר הקולורדו מחבורת טונטו, כאשר אבן חול טפאיטס ואבן הגיר מואב יוצרים את הצוקים של הבימה ופצלי ברייט אנג'ל יוצר את מדרונותיה.
השכבות של חבורת טונטו, שלא כמו יחידות הסלע מהפרוטרוזואיקון שמתחתיה, מונחות בתנוחתן האופקית המקורית.
פצלי ברייט אנג'ל יוצרים אקוויקלוד (שכבת סלע אטימה למים.
מי התהום נוטים להצטבר מעל לאקוויקלוד), ולכן אוספת ומכוונת מים הזורמים דרך שכבת אבן הגיר מואב על מנת להזין מעיינות בערוץ הפנימי (Inner Gorge).
טמפל ביוט, רדוול, וקניון סרפרייז
שתי התקופות הבאות בלוח הזמנים הגאולוגי: האורדוביק והסילור חסרות בטור הסטרטיגרפי של הגרנד קניון.
הגאולוגים אינם יודעים האם משקעים הורבדו בתקופות אלו ואחר כך הוסרו בשל סחיפה או שהם מעולם לא הושקעו.
בכל מקרה, פער זה בהיסטוריה הגאולוגית משתרע על כ-165 מיליון שנים.
כך נוצר סוג של אי התאמה הקרוי אי התאמה סחיפתית שבה יש עקבות לסחיפה בשכבה שמתחת לאי ההתאמה שעליה הורבדו משקעים חדשים.
עם זאת הגאולוגים יודעים כי בתקופה זו התחתרו ערוצים עמוקי באבן הגיר מואב.
גורם אפשרי היו נחלים, אבל גם גריפה ימית יכולה להיות אשמה.
בכל אופן, שקעים אלו התמלאו באבן גיר ששקעה במים מתוקים לפני כ-385 מיליון שנים באמצע תור הדבון בתצורת אבן גיר טמפל ביוט, התצורה הבאה בטור הסטרטיגרפי של הגרנד קניון.
אבן גיר טמפל ביוט (Temple Butte Limestone - ראו 4a בשרטוט 1) - בקניון מרבל (Marble Canyon - "קניון השיש") השוכן בחלקו המזרחי של הפארק ניתן לראות היטב ערוצים מלאים שגונם סגלגל.
תצורת אבן גיר טמפל ביוט יוצרת צוקים בחלקו המערבי של הפארק שבו עיקר המסלע הוא דולומיט שגונו אפור עד צבע קרם.
מאובנים של בעלי חיים בעלי חוליות נמצאו בתצורה זו; קשקשים מאובנים מדגי מים מתוקים נמצאו בחלק המזרחי ומספר דגי ים מאובנים נמצאו בחלק המערבי.
עובי של תצורת אבן גיר טמפל ביוט נע בין 15 ל-84 מטרים.
השכבה דקה יותר בסמוך לכפר גרנד קניון ועבה יותר בחלקו המערבי של הגרנד קניון.
אי התאמה המייצגת 40 עד 50 מיליון שנים שאבדו מההיסטוריה הגאולוגית מסמנת את הקצה העליון של תצורה זו.
אבן גיר רדוול (Redwall Limestone - "חוֹמה אדומה") תצורה זו יוצרת צוקים אנכיים בגובה מ-150 מטרים ועד 240 מטרים .
תצורה זו מורכבת משכבות עבות של דולומיט ואבן גיר בגוונים שבין חום כהה לאפור כחלחל שבהן מעורבות נודולות של צור לבן.
תצורה זו הורבדה בים טרופי רדוד נסוג בסמוך לקו המשווה במהלך 40 מיליון שנים בתקופת קרבון מיסיסיפי תחתון עד תיכון (לפני כ-335 מיליון שנים).
בתצורת רדוול נתגלו מאובנים רבים של חבצלות ים, חיטחבים, ברכיופודים, Rugosa, נאוטילוסאים, וספוגיים, יחד עם אורגניזמים ימיים אחרים כדוגמת טרילובטים גדולים ומורכבים.
בשלהי קרבון המיסיסיפי התרומם אזור הגרנד קניון לאיטו ותצורת רדוול נסחפה בחלקה.
נוצרה טופוגרפיה של קרסט שכללה מערות, בולענים וערוצי נחלים תת-קרקעיים.
אבל כל השכבה כוסתה לבסוף באבן גיר נוספת.
המשטחים החשופים של רדוול מקבלים את גונם האופייני האדום ממי גשם המחלחלים משכבות הסלע העשירות בתחמוצות ברזל של פצלי סופאי והרמיט השוכנים מעליה.
הגאולוגים מחלקים תצורה זו לארבעה פרטים: "הורסשו מסה" (Horseshoe Mesa - "הר השולחן פרסת הסוס"), "מוּני פולס" (Mooney Falls - "מפלי מוּני"), "תנדר ספרינגס" (Thunder Springs - "מעיינות הרעם") ו"ויטמור וואש" (Whitmore Wash - "נחל אכזב ויטמור").
תצורת קניון סורפרייז (Surprise Canyon Formation - "קניון ההפתעה") - היא שכבת משקעים של פצלים בגוון אדום-סגלגל שהורבדה בשכבות מקוטעות של חול ואבן גיר מעל לתצורת רדוול .
היא נוצרה בשלהי קרבון מיסיסיפי וייתכן שממש בתחילת תקופת הקרבון הפנסילבני כשהאדמה שקעה ומי ים חדרה בזמן הגאות לשפכי הנהרות ומלאו את עמקי הנהרות במשקעים.
תצורה זו קיימת רק בעדשות מבודדות שעוביין בין 15 ל-20 מטרים.
קניון סורפרייז לא היה מוכר למדע עד 1973 וניתן להגיע אליו במסוק בלבד.
בתצורה זו נתגלו מאובנים של גזעי עצים, חלקי צמחים אחרים וקונכיות של בעלי חיים ימיים.
אי התאמה קיימת על גג תצורת קניון סורפרייז.
במרבית המקומות בגרנד קניון כוללת אי התאמה גם את תצורת קניון סורפרייז שנסחפה, ואי ההתאמה מתחילה כבר בתצורת רדוול.
בין חבורת סופאי (Supai Group) לתצורת רדוול שהושקעה לפניה מפרידה אי התאמה של 15 עד 20 מיליון שנים.
חבורת סופאי הושקעה בשלהי קרבון מיסיסיפי במהלך כל הקרבון הפנסילבני ועד תחילת תור הפרם.
בין לפני 320 מיליון שנים ללפני 270 מיליון שנים.
הן משקעים ימיים והן משקעים יבשתיים של בוץ, טין, חול ומשקעים גירניים הורבדו על מישור חופי נרחב הדומה לחוף המפרץ בטקסס של ימינו.
בערך בתקופה זו החלו להתרומם הרי הרוקי בקולורדו ובניו מקסיקו ונחלים הביאו משקעים שנסחפו מהם לאזור הגרנד קניון.
בחלקו המערבי של הקניון כוללות תצורות חבורת סופאי אבן גיר, המציינת שקיעה בים חמים ורדוד, בעוד שחלקו המערבי היה, קרוב לוודאי, דלתה בוצית של נהר קדום.
תצורה זו כוללת אבני טין אדומות ופצלים, והיא מסתיימת בשכבות בגוון שחום של אבני חול שביחד מגיעות לעובי בין 180 ל-210 מטרים.
פצלים מתחילת תור הפרם בחבורה זו התחמצנו וצבעם אדום זוהר.
בחלקו המזרחי של הפארק מצויים בחבורה זו מאובנים של עקבות של דו-חיים, זוחלים וחלקי צמחים רבים, ובחלקו המערבי מצויים כמויות גדולות של מאובנים ימיים.
התצורות של חבורת סופאי, מהעתיקה ביותר עד הצעירה ביותר, הן:
תצורת וטאהומיגי (Watahomigi Formation ראו 5a בשרטוט 1) - תצורה יוצרת מדרון זו בנויה מאבן גיר אפורה הכוללת רצועות של צור, אבן חול ואבן טין סגולה.
עובייה בין 30 ל-60 מטרים.
תצורת מנאקאצ'ה (Manakacha Formation ראו 5b בשרטוט 1) - תצורה יוצרת מדרון וצוקים זו בנויה מאבן חול אדומה ופצלים אדומים.
עובייה הממוצע בגרנד קניון הוא 90 מטרים.
תצורת וסקוגיים (Wescogame Formation ראו 5c בשרטוט 1) - גונה של תצורה יוצרת מדרון ומדפים זו הוא אדום חיוור, והיא בנויה אבן חול ואבני טין.
תצורת אספלנייד (Esplanade Formation ראו 5d בשרטוט 1) - גונה של תצורה יוצרת מדרון ומדפים זו הוא אדום חיוור, והיא בנויה אבן חול ואבני טין.
אי התאמה מציינת את גג חבורת סופאי.
תצורת הרמיט (Hermit Formation), קרויה גם בטעות "פצלי הרמיט" (Hermit Shale) בשל זיהוי מוטעה של הגאולוג שזיהה אותה לראשונה - כמו חבורת סופאי שמתחתיה כך גם תצורה זו שמתור הפרם הורבדה ככל הנראה על מישור חופי נרחב .
היא מורכבת משכבות דקות מתחלפות של תחמוצת ברזל, בוץ וטין שהוסעו בנחלי מים מתוקים והורבדו באזור צחיח למחצה לפני כ-280 מיליון שנים.
בתצורה זו נתגלו מאובנים של חרקים מכונפים, צמחים בעלי אצטרובלים, ושרכים כמו גם עקבות של חולייתנים.
תצורה יוצרת מדרון זו בנויה מפצלים רכים שצבעם אדום עמוק ואבן בוץ ועובייה בין 30 ל-270 מטרים.
התפתחות המדרון גורמת לעיתים להתמוטטות התצורות מעל תצורה זו ומדי פעם מתמוטטים גושי סלע שגודלם בין גודל מכונית לגודל בית ומתדרדרים למטה אל בימת טונטו.
אי התאמה מסיימת גג תצורה זו.
תצורת אבן חול קוקונינו (Coconino Sandstone) - נוצרה לפני כ-275 מיליון שנים כאשר האזור הפך צחיח ודיונות חול עשויות קוורץ פלשו לתוך המדבר המתפשט .
חלק מתצורת קוקונינו מילאה בבוץ סדקים של תצורת פצלי הרמיט שמתחתיה, ותנאי המדבר שיצר את קוקונינו נמשכו בין 5 ל-10 מיליון שנים.
תצורת קוקונינו כיום היא שכבה עבה יוצרת צוקים שגונה לבן זהוב עד גוון שמנת בסמוך לשפת הקניון.
בדיונות החול המאובנות ניתן לראות תבניות שיכוב צולב של גרגירי חול מעוגלים, ממוינים היטב ונטולי ברק שמקורן בפעילות הרוח.
בשכבה זו ניתן למצוא עקבות מאובנות של בעלי חיים דמוי לטאות ומה שנראה כמו עקבות של רב-רגליים ועקרבאים.
תצורת טורוויפ (Toroweap Formation) - התצורה הבאה בטור הסטרטיגרפי .
היא בנויה מאבן חול אדומה וצהובה ואבן גיר אפורה מעורבת בשכבות של גבס.
תצורה זו הורבדה בים רדוד וחמים כאשר קו החוף פלש ליבשה ונסוג.
הגיל הממוצע של שכבה זו הוא כ-273 מיליון שנים.
זו שכבה יוצרת צוקים ומדפי סלע המכילה מאובנים של ברכיופודים, אלמוגים ורכיכות יחד עם בעלי חיים נוספים וצמחים יבשתיים שונים.
תצורת טורוויפ מתחלקת לשלושת הפרטים הבאים:
סליגמן (Seligman) - שכבה יוצרת מדרון של אבן חול ואבן טין צהבהבות עד אדמדמות.
עובייה בין 9 ל-17 מטרים.
קניון בריידי (Brady Canyon) - שכבה יוצרת צוקים של אבן גיר אפורה עם צור.
עובייה מ-12 ועד 40 מטרים.
וודס רנץ' (Woods Ranch) - שכבה יוצרת מדרון של אבן טין ואבן חול עם שכבות של גבס בעובי של עד 3 מטרים בגוונים של אפור ואדום חיוור.
עובייה מ-20 ועד 60 מטרים.
אי התאמה מסמנת גג תצורה זו.
תצורת אבן גיר קאיבאב (Kaibab Limestone) היא אחת התצורות הגבוהות ביותר ולפיכך הצעירה ביותר שניתן לראות באזור הגרנד קניון .
תצורה זו עוברת סחיפה היוצרת צוקים ומדפי סלע שעוביים בין 90 ל-120 מטרים.
שכבה זו הורבדה בשלהי הפרם התחתון, לפני כ-270 מיליון שנים.
תצורת קאיבאב הורבדה בחלקים העמוקים יותר של הים החמים והרדוד שבו הורבדה תצורת טורוויפ שמתחתיה.
תצורה זו בנויה בדרך כלל מאבן גיר חולית על גג שכבה של אבן חול, אבל בכמה מקומות אבן החול ופצלים סמוכים לגג התצורה או אפילו מהווים אותה.
זהו סלע בגוון שמנת עד לבן אפרפר שעליו עומדים המבקרים בפארק כאשר הם צופים בקניון משתי הגדות.
זהו גם הסלע המכסה את מרבית רמת קאיבאב צפונית לקניון ואת רמת קוקונינו דרומית לו.
בתצורה זו נתגלו שיני כרישים כמו גם שפע של מאובנים של חסרי חוליות ימיים כדוגמת ברכיופודים, אלמוגים, רכיכות, חבצלות ים ותולעים.
תצורה זו נחלקת לשני פרטים: הריסברג (Harrisburg) ופוסיל מאונטיין (Fossil Mountain - הר "המאובנים").
גם תצורה זו מסתיימת באי התאמה.
בתחילת המזוזואיקון החל האזור להתרומם ונחלים החלו לחרוץ את האדמה החדשה שעלתה מעל פני הים.
נחלים שזרמו בעמקים הנמוכים הנרחבים בתור הטריאס השקיעו סחף מהרמות הסמוכות, תוך יצירת תצורת מואנקופי (Moenkopi Formation) שעובייה הגיע ל-300 מטרים.
התצורה עשויה משכבות אבן חול ושכבות פצלים עם שכבות גבס ביניהן.
מחשופים של תצורת מואנקופי מצויים לאורך נהר הקולורדו ב"קניון מרבל" (Marble Canyon - "קניון השיש"), על הר סידר (Cedar Mountain - "הר הארז"; הר שולחן, בסמוך לגבול הדרום מזרחי של הפארק), וב"רד ביוט" (Red Butte - "הר כפתור אדום"; שוכן דרומית לכפר גרנד קניון).
שרידים של קונגלומרט שינארמפ (Shinarump Conglomerate), הפרט התחתון (במרבית המקומות) של תצורת צ'ינלה (Chinle Formation), מצויים מעל לתצורת מואנקופי בסמוך לפסגת רד ביוט, אבל מתחת לקילוח לבה הצעיר הרבה יותר.
תצורות שעוביין הכללי הגיע בין 1,200 ל-1,500 מטרים הורבדו באזור במזוזואיקון ובקנוזואיקון, אבל הן נמחקו כמעט לחלוטין מהטור הסטרטיגרפי של הגרנד קניון על ידי סחיפה שהתרחשה אחרי בנייתן.
ניתן לראות חלק מתצורות אלו בפארק הלאומי ציון ובפארק הלאומי ברייס קניון.
יחד יוצרות יחידות סלע אלו את רצף הסלעים המכונה גרם המדרגות הגדול (Grand Staircase).
האורוגנזה הלרמידית השפיעה על מערב אמריקה הצפונית בכך שסייעה לבניית הקורדילרה האמריקנית.
התרוממות קאיבאב, קמר מונומנט, הרי יואינטה, קמר סן רפאל והרי הרוקי התרוממו, לפחות חלקם, באורוגנזה הלרמידית.
אירוע יוצר הרים זה החל בסמוך לסיום המזוזואיקון, לפני כ-75 מיליון שנים, ונמשך לתוך האאוקן - תקופה בתור השלישון.
האורוגנזה נגרמה בשל הפחתה מול החוף המערבי של אמריקה הצפונית.
העתקים ראשיים שכיוונם צפון-דרום וחוצים את הקניון הופעלו מחדש בשל התרוממות זו.
רבים מהעתקים אלו הם מעידן העל של הפרקמבריון והם פעילים גם כיום.
נחלים שניקזו את הרי הרוקי בתחילת תקופת המיוקן הסתיימו באגנים חסרי מוצא לים ביוטה, אריזונה ונבדה, אבל אין כל הוכחה לקיומו של נהר גדול.
לפני כ-18 מיליון שנים החלו כוחות מתיחה לגרום להידקקות ולהנמכה של האזור שממערב לקניון תוך יצירת פרובינציית אגן ורכס.
אגנים (גראבנים) שקעו, ורכסי הרים (הורסטים) התרוממו בין העתקים הישנים והחדשים שכיוונם צפון-דרום.
עם זאת, מסיבות שטרם נמצא להן הסבר מספק, נשארו שכבות הסלע של רמת קולורדו בדרך כלל במצב מאוזן במהלך שני האירועים שתוארו לעיל אף על פי שהם התרוממו לגובה שמעל ל-3.5 קילומטרים בשתי פעימות.
חריגה מעובדה זו הייתה להשפעה הקלה שגרמו ההתרוממויות, הקמרים והרכסים שנוצרו בשלבים המוקדמים של האורוגנזה הלרמידית.