История геологического развития Большого каньона на реке Колорадо в штате Аризона в США

История геологического развития Большого каньона на реке Колорадо в штате Аризона в США

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «БУРЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химический факультет

Кафедра геологии

Курсовая работа

По дисциплине: Историческая геология

На тему : «История геологического развития Большого каньона на реке Колорадо в штате Аризона в США»

Выполнил: Цыренов Б-Ц.А.

студент 3 курса гр. 13220

Проверил: Гордиенко И. В.

Улан-Удэ 2014

Введение

Целью курсовой работы является рассмотреть историю геологического развития Большого каньона, отражающую основные стадии эволюции геологических структур от самых древних до настоящего времени. В данной работе подробно отразится: история открытия Большого каньона, последовательность напластования пород по отдельным периодам, процессы вулканизма и плутонизма. Подробно рассмотрим все слои: протерозой, палеозой и мезозой.

каньон геологический порода вулканизм

История открытия Большого Каньона

Впервые европейцы вышли на южную окраину Большого Каньона в 1540 году; это были Дон Гарсиа Лопес дес Карденас и его люди. История умалчивает о том, восхитило ли их увиденное. Скорее всего, впечатление конкистадоров было неблагоприятным, ведь им было велено отыскать легендарные семь городов Сиболы. Испанцы отправились в многотрудное странствие за золотом, а не за красотой. И вот, умирая от жажды, стоят на сухом, почти совершенно безводном горном плато Коконино, видят реку внизу, а спуститься к ней не могут. Непреодолимая траншея обозначила рубеж испанского влияния в Северной Америке. Только в 1776 году на краю каньона появился следующий европеец - тоже испанец, францисканский монах Франсиско Томас Гарсес. Дикий ландшафт, вероятнее всего, навеял на него ужас, а не восторг. Каньон оставался мало исследованным и некоторое время после того, как США отторгли эту область у Мексики. Лишь около ста лет назад началось систематическое изучение всего района. Дорогу проторил Джон Весли Пауэлл.

Первой задачей, которую поставил себе Пауэлл, было пройти на лодке всю теснину Колорадо, по-настоящему еще не нанесенную на карту. 24 мая 1869 года он вышел с девятью спутниками на четырех лодках из Вайоминга. По реке Грин-ривер спустился до Колорадо и три месяца шел вниз по опасной, буйной реке. Трое участников экспедиции не выдержали постоянного напряжения, оставили свою лодку и поднялись на край каньона, где пали от руки индейцев, которые заподозрили их в убийстве индианки.
 Два года спустя, намного лучше финансируемая вторая экспедиция под руководством Пауэлла повторно исследовала реку. На этот раз в экспедиции принимали участие фотограф и художник, запечатлевшие широкую панораму каньона. Пауэлл создал карту реки и опубликовал первый научный доклад о реке Колорадо. Его экспедиции описали пласты горных пород, растения, животных и археологические места. До экспедиции Пауэлла, только единицы американцев знали о существовании ущелья. Благодаря отчетам Пауэлла, фотографиям и рисункам, огромные размеры, геология и красота каньона сделали его хорошо известным местом в Америке и за рубежом. В 1871 году Пауэлл впервые использовал термин "Гранд-Каньон <#"795405.files/image001.gif">

Ниже красноцветов Супай располагается другой длинный скалистый обрыв - сложенный известняками Редуолл миссисипского возраста. В действительности известняки Редуолл не окрашены в красный цвет, как можно было бы ожидать, судя по их названию. Это обыкновенные серые морские известняки, и лишь поверхность их окрашена красными глинистыми наносами, вымываемыми из лежащих над ними красноцветов Супай.

Под утесами, сложенными известняками Редуолл, имеется другой ряд ступеней - образованных группой Тонто кембрийского возраста. Эти ступени спускаются глубоко в каньон к широкой террасе - платформе Тонто, поверхность которой залегает на базальном слое группы Тонто - песчаниках Тепит.

Таким образом, в разрезе Большого каньона представлен весь отрезок палеозойской времени - от кембрия до перми. Однако характерно, что здесь не были упомянуты многие палеозойские системы, а именно пенсильваний, который должен был бы находиться между красноцветами Супай и известняками Редуолл, а также девон, силур и ордовик, которые должны были бы располагаться между известняками Редуолл и группой Тонто. Все палеозойские свиты в каньоне лежат параллельно друг другу и кажутся согласными, хотя в разрезе имеются проблемы; каждый из пробелов отвечает перерыву, т.е. интервалу времени, отложения которого не сохранялись; таким образом, летопись осадконакопления оказывается неполной. К контактам между краноцветами Супай и известняками Редуолл и между известняками Редуолл и группой Тонто, где отмечаются эти проблемы в летописи, приурочены стратиграфические несогласия.

Песчаники Тенит группы Тонто, или начальные отложения кембрия, имеют иные взаимоотношения с залегающими ниже породами. Во многих частях каньона они лежат с угловым несогласием на срезанных эрозией головах слоев круто наклоненных, темных , перетертых метаморфических пород древнего облика - на сланцах Вишну, представляющих собой основание из пород раннего докембрия, на котором базируются вся поверхностная структура региона плато. Как отмечалось ранее, прорывающие эти породы интрузивы имеют возраст около 1350 млн. лет.

Но и местами песчаники Тепит подстилаются другими породами - слоями серии Гранд-Каньон. Как и в случае контакта с комплексом Вишну, песчаники Тепит лежат на серии Гранд-Каньон с угловым несогласием, но здесь одна осадочная серия залегает на другой, также осадочной серии, которая ранее была дислоцирована, разорвана сбросами и затем срезана эрозией(фиг. 56). Серия Гранд-Каньон, подобно песчаникам Тепит, лежит на сланцев Вишену с угловым несогласием. Дислокации и развитие сбросов в породах серии Гранд-Каньон, несомненно, привели к возникновению блоковых гор, подобных горам, существовавшим в регионе Кордильер в последующее время, однако эти горы были снивелированы эрозией до наступления кембрия ложатся в равной мере несогласно либо на комплекс Вишну, либо на серию Гранд-Каньон.

Серия Гранд-Каньон состоит из двух частей - из групп Анкар и Чуар. Нижняя группа Анкар, которая лучше всего обнажена в каньоне, слагается известняками, песчаниками и красными глинистыми сланцами. Верхняя группа Чуар сохранилась в разрезе над группой Анкар лишь в восточной части каньон и сложена преимущественно глинистыми сланцами, но в нижней части содержит несколько прослоев лав. Если сложить мощности этих двух различных частей серии Гранд-Каньон, то общая мощности серии составит более 3600 м, что примерно в три раза больше мощности залегающих над нею палеозойских пород.

Вулканизм и плутонизм

Большой Каньон реки Колорадо представляет ущелье, прорезающие всю равнину и дающее много боковых ветвей. Глубина его 2000 м, стены падают почти отвесно. В долине Торовеап в горизонтальных пластах, образующих голую стену высотой в 800 м, видны тонкие базальтовые жилы. Множество жил прорезают и самый Каньон. Одна из них простирается до поверхности нижнего плато, так называемой Эспланады, где стоит вулканический конус, с характерным слоистым строением. Он прорезан в середине трещиной, которая увеличилась потом от размывания и разбила пик на две половины. Выброшенные этим вулканом лавы низвергались с плато на дно Каньона, т.е. на глубину 600 и 800 м и образовали величественные лавопады. Там они текли на протяжении нескольких миль по руслу реки, которое и было однажды загромождено ими на 120 м. Но река размыла лавовые массы, и глубина Каньона снова увеличилась до прежних размеров. Поразительную картину представляет так называемый «Трон Вулкана», где лава низвергалась в глубину с высоты плато Уинкарет: «здесь история прошлого рассказана так ясно, что и ребенок прочтет ее» (Дуттон). Гораздо труднее понять, как базальтовая лава могла подняться в этих узких трещинах на такую высоту, как она не за- стыла на стенах трещин и не заперла их.

Число кратеров, относящихся к последнему периоду вулканической деятельности, достигает к северу от р. Колорадо приблизительно 150. Размеры большей части их незначительны, только некоторые конуса достигают 210-245 м в высоту. Хотя в общем они разбросаны в беспорядке в различных местах плато, но в большинстве случаев в них можно подметить следы рядового расположения. Замечательно, что все эти горы, за исключением «Трона Вулкана», удалены от главных линий сбросов и предпочтительно располагаются на незначительных трещинах. Лава свежа в такой же степени, как потоки Везувия, выброшенные 20-30 лет назад. На поверхности лежит пемза. Дуттон предполагает, что последние извержения происходили уже после того, как испанцы завладели страной, и считает возможным новое пробуждение вулканической деятельности.

В кайнозое проявлялась активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся излияниями лавовых потоков и выбросом большого количества вулканического пепла, с образованием конусов золы с обеих сторон каньона. Лавовые потоки лились каскадом по бортам каньона, достигали дна каньона, тем самым перекрывая русло реки Колорадо. Это происходило неоднократно. Лавовые потоки, перекрывшие русло реки создавали своеобразные дамбы, и образовывались озёра, которые простирались вверх по течению до современного Моаба. Со временем река прорезала естественную преграду, и возникшие при этом пороги остались и поныне. Кратер Заката, прорвавшийся в 1064 году н. э., является довольно убедительным свидетельством продолжающейся геологической деятельности нашей планеты.

История развития Большого океана

В архее и раннем протерозое на территории, где сейчас расположен Большой каньон было море. В конце раннего протерозоя море отступило и в результате орогенеза на месте морского бассейна впервые возникли складчатые сооружения.

В результате эрозии, возникшие складчатые сооружения были разрушены, и образовался пенеплен. В начале позднего протерозоя в результате трансгрессии моря на этой плоской равнине стали накапливаться морские осадки, которые на данный момент слагают надгруппу Гранд-каньон. В состав осадочных толщ позднего протерозоя входят конгломераты, известняки, глинистые сланцы, кварциты, песчаники и аргиллиты, накапливавшиеся в условиях мелкого тропического моря, а также прослои базальтовых лав в верхней части.

В конце позднего протерозоя накопившиеся осадочные толщи были разбиты сбросами и наклонены вдоль разломов, образуя горные цепи, состоящие из ряда тектонических блоков. В свою очередь, эти горные цепи были разрушены эрозией, и вновь образовался пенеплен. Сейчас эта выровненная горизонтальная поверхность выражена угловым несогласием между докембрийскими и палеозойскими породами.

В кембрийском периоде на данной территории происходила трансгрессия моря. Об этом свидетельствует уплощённая галька, найденная вдоль докембрийско-кембрийского несогласия. Отложения кембрия накапливались в мелком теплом море, вода в котором была богата питательным веществом. Этот факт объясняет наличие в кембрийских осадках большого количества ископаемых морских организмов. Вначале отложения происходили вдоль береговой линии, и накапливался песок. Затем море продвигалось всё дальше вглубь континента, и осаждался ил. По мере продвижения моря вглубь континента, условия осадконакопления становились более спокойными, и происходило осаждение известняков. К концу кембрийского периода море отступило.

В большом каньоне нет отложений ордовикского и силурийского периода. Они либо не отлагались вообще, либо были полностью удалены эрозией.

На кровле кембрийских отложений - мелкие каналы, заполненные девонскими известняками. Известняки пурпурного цвета сменяются на западе белыми и серыми доломитами. Они накапливались в устьях речных долин, в приливно-отливной зоне и в мелководном море, что свидетельствует о новой трансгрессии.

В каменноугольном периоде произошло следующее отступление и наступление моря, и в течение Миссисипия накапливались известняки и доломиты, богатые остатками морских организмов. Широкое распространение морских организмов свидетельствует о том, что море в это время было мелководным и тёплым, а вода в нём хорошо пропускала свет. Кровля отложений Миссисипия неровная, с многочисленными полостями растворения, карстовыми воронками и подземными каналами. Эти неровности говорят об отступлении моря и о тёплом гумидном климате этого времени. На эродированной поверхности известняков - небольшие обрывки или линзы морских осадков, отложенных в каналах древних потоков. Они содержат остатки растений и морских беспозвоночных. Это указывает на то, что системы потоков были затоплены продвигающимся морем, что превратило их в серии эстуарий.

Между отложениями Миссисипия и Пенсильвания - значительное стратиграфическое несогласие от 15 до 20 млн лет. В течение Пенсильвания в тёплой мелководной морской среде, а так же в приливно-отливной зоне и в речных поймах отлагались известняки, алевролиты, песчаники и доломиты. Смена морской среды на речную пойму свидетельствует об отступлении моря.

В ранней Перми на данной территории была прибрежная приливно-отливная зона и мелководное море, то есть море вновь вернулось на территорию каньона. В этих условиях на размытой поверхности пенсильванских отложений накапливались песчаники, алевролиты, конгломераты и известняки.

В средней Перми море отступило, и в полузасушливых континентальных условиях накапливались пойменные отложения, представленные алевролитами, илом и мелкозернистым песком. На поверхности этих отложений наблюдаются трещины усыхания, заполненные вышележащими песчаниками. Эти песчаники были отложены не водой, а ветром, так как в это время здесь была песчаная пустыня. Затем море вернулось, и в западной части большого каньона эти песчаники представлены прибрежными дюнами. В условиях внутреннего моря, а затем в приливно-отливной зоне накапливались известняки, песчаники, алевролиты, кремнистые сланцы и гипс. Присутствие гипса свидетельствует о том, что мелководная морская среда преобладала в это время.

В поздней Перми, с начала в условиях мелководного теплого моря, а затем в засушливой приливно-отливной зоне, накапливались известняки, песчаники, алевролиты, кремнистые сланцы и гипс. То есть море постепенно отступало.

В Мезозое накопление осадков происходило не на всей территории. Среди малораспространённых мезозойских отложений выделяется формация Моенкопи. Эти отложения накапливались в речных поймах в полузасушливом климате. Они представлены песчаниками, алевролитами и глинистыми сланцами. А также на разных участках каньона встречаются триасовые континентальные красноцветные отложения, песчаные отложения дюн юры и различные обломочные отложения мела.

До образования купола тут были две обособленных речных системы: «прото-Нижняя Колорадо» (называемая также системой Хуалапаи) западнее купола и «прото-Верхняя Колорадо» - восточнее. Западная система начиналась примерно там, где теперь находится озеро Мид, и впадала в Калифорнийский залив. «Прото-Верхняя Колорадо» брала начало в истоках нынешней реки, текла на юго-восток по долине Литл-Колорадо и вливались, вероятно, в обширное озеро. Сначала река Колорадо (западная) текла по равнине. В результате движения земной коры плато Колорадо поднялось, и изменился угол наклона течения реки, вследствие чего увеличилась её скорость и способность разрушать породу, лежащую на её пути. Осадки стали обильнее, а русла рек круче. «Прото-Нижняя», или Западная, Колорадо вместе со своими истоками все глубже врезалась в земную кору в районе поднятия. Наконец один из притоков дотянулся до Восточной Колорадо и перехватил ее воды. Верховья Восточной Колорадо стали питать новое русло, да и нижнее течение, известное ныне как Литл-Колорадо, повернуло вспять, поскольку наклон в сторону недавно образованного колорадского каньона был намного сильнее наклона на юго-восток. Возросший сток Колорадо усилил её разрушающее действие и образовался Большой каньон. Произошло это около 5-6 млн лет назад.

Река Колорадо сыграла большую роль в формировании Большого каньона. Река Колорадо берет начало в Скалистых горах штата Колорадо и течёт преимущественно на юго-запад, вплоть до водохранилища Мид на границе Аризоны и Невады, откуда резко поворачивает на юг и течёт в этом направлении уже вплоть до своего устья. Пересекая границу с Мексикой, река Колорадо образует обширную дельту, впадая в Калифорнийский залив <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B2> Тихого океана <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B8%D1%85%D0%B8%D0%B9_%D0%BE%D0%BA%D0%B5%D0%B0%D0%BD>.

Заключение

В заключение я бы хотел добавить, что в ходе написания курсовой работы я пополнил свои знания, связанные с изучением истории геологического развития Большого Каньона и многое узнал об истории развития Земли. В целом я доволен своей курсовой реферативной работой и тем, как она сделана, потому что я имел возможность использовать современные источники знаний по данной теме.