Muitas pessoas se perguntam como pode uma formação rochosa como o Grand Canyon ter se formado. De fato, quando vemos a dimensão dessas estruturas é comum ficar curioso a respeito de sua origem. Muitas dessas perguntas vêm sendo respondidas com o uso da ciência do método de datação, a compreensão das camadas geológicas que constituem os cânions e como dinamicamente eles foram sendo moldados ao longo de milhões de anos. Aqui, vamos destacar os processos geológicos que determinaram tal estrutura segundo a luz do método científico, ou seja, o que a geologia convencional nos trás de concreto. Posteriormente, faremos um detalhamento mais específico sobre cada uma das três principais regiões do Grand Canyon e suas camadas geológicas; 1) o embasamento rochoso de Vishnu (profundezas); 2) os Super Grupos Rochosos (a base), 3) as camadas paleozóicas de rochas (os paredões)
Introdução ás formações geológicas do Grand Canyon
O Grand Canyon é um espetáculo mundial da geologia. Somente tempo (bilhões e milhões de anos) e atividades geológicas (vulcanismo, regressão e avanço do mar e alteração de fluxos de rios) são necessários para criar (e explicar) um espetáculo geológico como o visto na imagem acima.
Os estudos geológicos no Parque onde está situado o Grand Canyon começaram em 1858 com Newberry, e continuam até hoje, pois ainda há muitas hipóteses abertas. O Grand Canyon é uma excelente exibição de rochas distribuídas em camadas e com um valor histórico riquíssimo. As extensas esculturas dos planaltos permitem um estudo detalhado dos movimentos da Terra. Processos de erosão por rios e vulcanismo também são facilmente vistos e muito estudados. A origem e transformação da crosta nessa região é bem compreendida pelos geólogos.
O Rio Colorado dominou, modelou e modificou o Grand Canyon em quatro platôs da Província do Colorado por milhões de anos. Neste local há uma grande área no sudoeste que é caracterizada por rochas sedimentares quase horizontais levantadas entre 5 e 13 mil pés acima do nível do mar. O clima árido do Planalto produziu muitas formas de erosão características, paredes de quilômetros de altura que exibem uma seção transversal da crosta terrestre que se estende por cerca de dois bilhões de anos adentro da história de nosso planeta e de nossa crosta.
Esquema da disposição das camadas geológicas dos Grand Canyon
Três Gargantas de granito expõem rochas cristalinas formadas durante o início da Era Proterozóica (Pré-Cambriano tardio). Originalmente depositado como sedimentos e fluxos de lava, essas rochas foram intensamente metamorfoseadas a cerca de 1.750 bilhões de anos atrás. O magma subiu e derramou sobre as rochas, resfriou e por fim, acabou cristalizando-se em um granito promovendo a soldagem da região para a reformulação do continente norte-americano e até barragens naturais que ao longo da historia criaram rochas sedimentares e cachoeiras.
Então estudar o Grand Canyon é estudar em parte a formação geológica da crosta de do continente americano e claro, da crosta terrestre em si. Além disto, a exposição de fósseis permite-nos entender melhor os processos dinâmicos que moldaram a crosta terrestre neste local ao longo dos milhões de anos.
A cerca de 1.200 bilhões de anos atrás, exatamente no final do Proterozóico, 13 mil pés de sedimentos e lava vulcânica foram depositados em ambientes marinhos costeiros rasos. Logo depois, ocorreu a formação de montanhas, a cerca de 725 milhões de anos atrás, levantado e inclinando rochas. A erosão subsequente que promoveu a retirada dessas camadas inclinadas deixando apenas os restos em forma de cunha vistos no Canyon oriental.
Camadas geológicas dos Grand Canyon.
As camadas de rochas formadas durante a Era Paleozóica são mais as características nas paredes do Grand Canyon. Há vários ambientes costeiros, marinhos e incursões na porção oeste datadas entre 550 e 250 milhões de anos atrás que foram depositadas em forma de arenito, xisto e calcário em um total de 2,4 a 5 mil metros de espessura. Muitas camadas do Cambriano, Devoniano, Mississippiano e Permiano ainda estão presentes. A erosão removeu a maioria das evidências da Era Mesozóica do Parque, embora pequenos fragmentos possam ser encontrados, especialmente a oeste.
Há ainda afloramentos rochosos de cerca de 4 a 8 mil pés de camadas sedimentares da “Era dos Dinossauros” (Cretáceo). Na Era Cenozóica (a “Era dos Mamíferos”) as camadas são limitadas a oeste do cânion e terraços foram formados próximos ao rio Colorado. Alguns depósitos sedimentares formados em leitos de lagos e formaram, mas os depósitos recentes são de fluxos de lava e cones de cinzas sobre dois planaltos (Shivwits e Uinkaret). A atividade vulcânica começou a cerca de seis milhões de anos atrás e continuou a nos últimos milhares de anos. Cascatas de lava escorriam para baixo nas paredes e permitiram datar a garganta do Grand Canyon.
O próprio Grand Canyon tem uma característica Cenozóica tardia renovada pela erosão durante todo este tempo. O corte feito pelo rio criou tal cenário.
O alargamento do cânion é dado pelo clima seco da região. A assimetria entre corte da descida do rio é ampliada pelo fluxo lento, em vez de mais amplo. Embora as tempestades violentas possam promover enchentes e aumentar os cortes dos cânions laterais, a falta de umidade constante criou uma paisagem austera de rocha quase completamente nua.
Rochas rígidas resistentes à erosão, como o arenito da régio de Coconino e da Redwall Limestone foram corroídas formando falésias. As camadas mais suaves derreteram em pistas formando estruturas como a Plataforma Tonto (xisto de Bright Angel ) e o xisto de Heremit. As rochas mais antigas, cristalinas, são encontradas em falésias escarpadas no granito de Gorges.
Grand Canyon visto por satélite.
No Grand Canyon foram encontradas cerca de 40 camadas de rochas e fornecem uma oportunidade única para estudos detalhados de mudanças ambientais e geologia. A evolução da geologia do cânion ao longo do tempo pode ser estudada através das mudanças entre as diferentes camadas. Foi o trabalho de geólogos que começou a mudar a opinião pública de que a região do Grand Canyon era um lugar “sem valor” algum. Depois de mais de 150 anos de estudos os geólogos ainda finalizaram seus estudos.
Por exemplo, na década de 70, uma nova camada de rocha foi identificada nas paredes da garganta. Os cientistas continuam a investigar como ambiente afeta a formação das rochas. O nível de detalhamento geológico e de datação vem aumentando deixando para trás concepção antigas propostas pelo dito popular, mitos ou especulações feitas por vertentes de grupo religiosos.
Talvez a maior questão de todas hoje seja compreender como o Rio Colorado determinou este curso e começou a entalhar o cânion (National Park Service)
O Grand Canyon a partir da Deriva continental e dos mares
Hoje sabemos que uma série de forças (deriva continental, vulcanismo e as alterações climáticas) trabalharam sobre a formação do Grand Canyon. A superfície da Terra é composta de cerca de vinte placas tectônicas que formam a crosta terrestre. Sete dessas placas são muito grandes e consistem em continentes inteiros e servem de assoalho para o mar. As outras placas são “menores” em comparação e flutuam em cima do manto da Terra. A placa onde esta o Grand Canyon (Placa norte-americana), foi, por um bom tempo, mais ao sul do que sua posição atual e, portanto, tinha um clima muito diferente. Com o tempo, e a deriva continental ela foi gradualmente para o norte e “rodando” cerca de noventa graus para a sua localização e configuração presente.
Placa Norte-americana e Pacífica
De fato, a placa norte-americana permanece se movendo para oeste e está colidindo a Placa do Pacífico, que está se movendo para o noroeste. A Placa do Pacífico também está se expandindo a partir do seu meio e sua borda oriental, sendo empurrada por baixo da placa norte-americana.
As placas oceânicas, geralmente, sofrem com a subducção (empurrada para baixo da placa adjacente) em relação a placas continentais, porque são mais pesadas. Com o aumento da pressão enquanto elas estão sendo empurradas para baixo, tendem a ficar ainda mais pesadas e começam a puxar mais a placa junto delas. Como a placa do Pacífico se move sob a placa norte-americana a rocha da qual ela é composta é superaquecida e a água é liberada, iniciando uma subida. Esta água, que é extremamente quente, faz com que os minerais mais leves derretam e formem a lava que alimenta a cadeia de vulcões no extremo leste da costa do Pacífico, que vai do Alaska ao Chile.
Esse conflito entre as placas também são responsáveis pela construção de montanhas. Como as placas são forçadas a ficar juntas, às vezes, isso levanta cordilheiras inteiras, formadas ao longo de todo o ponto de contacto. Isso é que ocorreu com as Rocky Mountains, a Sierra Nevada e as montanhas costeiras da Califórnia que foram formadas do mesmo modo na qual a Ilha Aleutian esta sendo formada atualmente.
Os geólogos acreditam que as montanhas antigas do nosso planeta foram muito mais elevadas do que são atualmente, e que a Rocky Mountains (que forma a base do Grand Canyon) podem ter sido mais alta que o próprio Himalaia. Como as rochas que compõem estas montanhas tem cerca de 1,7 bilhões de anos (ou cerca de um terço da idade do nosso planeta) elas estão a muitos anos sofrendo com as intempéries do tempo e depósitos sedimentares.
Os sedimentos que cobriam as raízes destas montanhas antigas foram depositados por uma série de avanços e recuos de linhas da costa do oceano. À medida que o clima do nosso planeta se aquecia e resfriava o nível médio dos mares do planeta ascendiam e decaiam seguindo a dinâmica de derretimento e congelamento das calotas polares. Quando o nível do mar sobe, as áreas de terra que estão perto da costa e relativamente baixas em altitude eram submersas.
Este foi o caso com a área de terra do Grand Canyon e é por isso que muitas camadas de rochas sedimentares diferentes existem. Cada uma delas foi formada por um período diferente, em que o mar cobriu a terra por um tempo, e depois recuou novamente. Isso criou depósitos de calcário quando o mar entra e ardósias, xistos e depósitos de mudstone são criados quando o mar se recolhia e a área era coberta por sedimentos de lavagem do oceano.
Este foi o caso com a área de terra do Grand Canyon e é por isso que muitas camadas de rochas sedimentares diferentes existem. Cada uma delas foi formada por um período diferente, em que o mar cobriu a terra por um tempo, e depois recuou novamente. Isso criou depósitos de calcário quando o mar entra e ardósias, xistos e depósitos de mudstone são criados quando o mar se recolhia e a área era coberta por sedimentos de lavagem do oceano.
A maior da formação geológica do Grand Canyon é formada por rochas sedimentares que só pode ser formada no fundo do oceano ou em planícies costeiras rasas. O Calcário de Kaibab, que é a formação do topo atual do Grand Canyon é composto principalmente de um calcário arenoso com alguns arenitos e xistos. Isso significa que ele provavelmente foi formado em um mar raso, perto da costa. De fato, ele contém fósseis de criaturas que viviam no oceano, como braquiópodes, corais, moluscos, lírios do mar, vermes e dentes de peixes. Isso reforçar a tese.
A intrusão de arenito e xisto mais tarde significa que, por vezes, a camada também ficou acima da superfície da água, mas ainda muito perto da borda. Os arenitos são solidificações de areia que ocorrem tipicamente em dunas de areia, praias e os folhelhos são solidificados na lama que são comuns nos deltas de rios. Ao datar os fósseis encontrados na rocha do Calcário de Kaibab, os geólogos determinaram que é de cerca de 250 milhões de anos; esta é a camada mais jovem de todo o cânion (Grand Canyon Explorer).
A Geologia do Grand Canyon
A formação geológica do Grand Canyon apresenta uma das estratificações mais completas e bem estudadas da crosta terrestre. Existem cerca de 40 camadas de rochas sedimentares principais expostas no Grand Canyon datadas em cerca de 200 milhões se esticando para quase 2 bilhões de anos de idade. A maioria dessas camadas foram depositadas por mares quentes e rasos antigos, longas costas marítimas no oeste da América do Norte. Ambos, sedimentos marinhos e terrestres são representados nas camadas, incluindo dunas fossilizadas de um deserto extinto.
Há pelo menos 14 inconformidades conhecidas no registro geológico encontrados na área do Grand Canyon. A elevação da região começou a cerca de 75 milhões de anos atrás, durante a orogenia de Laramide; um evento de construção da montanha que é em grande parte responsável por criar as Montanhas Rochosas, a leste. No total, o planalto do Colorado foi erguido cerca de 3,2 km. A Bacia do leste para o oeste começou a se formar a cerca de 18 milhões de anos atrás como resultado de estiramento crustal. Um sistema de drenagem que corria através do que é hoje o leste da Grand Canyon. Abertura do Golfo da Califórnia ocorreu a cerca de 6 milhões de anos permitindo que o rio corte nordeste do golfo. O novo rio capturou a drenagem mais velha para formar o Rio Colorado ancestral, que por sua vez começou a se formar o Grand Canyon.
Climas mais úmidos ocorreram em eras glaciais a cerca de 2 milhões de anos atrás promovendo grandes escavações no Grand Canyon, que chegou a uma formação semelhantes a atual a cerca de 1,2 milhões de anos atrás. A atividade vulcânica depositou lava sobre a área entre 1,8 milhão e 500 mil anos atrás. Pelo menos 13 barragens de lava bloquearam o rio Colorado, formando lagos de 610m de profundidade. O fim da última Era do gelo e a subsequente atividade humana reduziu muito a capacidade do rio Colorado em escavar o cânion. Barragens em particular, têm padrões de transporte de sedimentos e deposição. Inundações controladas a partir da Glen Canyon Dam foram feitas na tentativa de conseguir um efeito restaurador. As o local ainda conta com ação de terremotos.
Rio Colorado: origem e desenvolvimento
Outro ponto geologicamente interessante de se estudar é a formação do Rio Colorado. O vale começou a criar o Golfo da Califórnia no extremo sul entre 6 e 10 milhões de anos atrás.
Rio Colorado.
Ao mesmo tempo, a borda ocidental do Planalto Colorado cedeu ligeiramente (Chronic, 2004). Ambos os eventos mudaram a direção de muitos córregos para essa região e o aumento do gradiente lhes causou uma descida muito mais rápida. Entre 5,5 e 5 milhões de anos a erosão no sentido norte e leste consolidou criou esses fluxos em um único rio principal e canais associados a ele (Price, 1999). O antigo Rio Colorado começou a encher o braço norte do golfo, que se estendia quase até Hoover Dam, depósitos começaram a se formar em estuários (Chronic, 2004).
Ao mesmo tempo, de um lado os fluxos escoavam de terras altas no centro-norte do Arizona e do outro lado deu origem ao que hoje é o oeste do Grand Canyon, alimentando um rio maior. O mecanismo pelo qual o “ancestral” do Rio Colorado capturou esta drenagem ainda não é inteiramente conhecido, mas a hipótese mais plausível é de que foi a partir de uma erosão ou a uma represa natural de um lago (Chronic, 2004). Assim, com essa área de drenagem maior e ainda mais íngreme o fluxo acelerou. As Eras do gelo do Pleistoceno trouxeram um clima mais frio e mais úmido para a região a partir de 2 a 3 milhões de anos atrás (Harris et al, 1997).
O aumento da precipitação e do escoamento ajudou a erosão através de fortes correntes (especialmente a partir da primavera onde havia derretimento de águas e no verão com enchentes repentinas). Com um grande aumento do volume de fluxo do Colorado cortava mais rápido as rochas escavando rapidamente o Grand Canyon em 2 milhões de anos, atingindo quase a profundidade atual em 1,2 milhão de anos atrás (Kiver et al, 1999).
Assim, o Rio Colorado escorre pelo Grand Canyon de leste para oeste por cerca de 447 km, abrindo um caminho de mais de 1.000 quilômetros cúbicos de sedimentos (Price, 1999).
A atividade vulcânica no Grand Canyon
A atividade vulcânica do Grando Canyon começou na porção oeste, em um local determinado de campo vulcânico de Uinkaret a cerca de 3 milhões de anos (Price, 1999). Já foram registrados mais de 150 fluxos de lava basáltica (Beus et al, 2003) que represaram o rio Colorado cerca de 13 vezes, entre 725 e 100 milhões de anos (Karlstrom et al, 2007) criando barragens.
A ideia de barragens e sua retenção de água do rio Colorado é a hipótese vigente, embora tenha sido debatida. As barragens se levaram em curto espaço de tempo; em cerca de 2 a 17 dias. Ao mesmo tempo, os sedimentos encheram os lagos por trás das barragens. Sedimentos foram enchendo essas represas naturais de tal forma que uma coluna de 46 metros de sedimentos foram formadas em apenas 10 meses. O lago ficou com 350 metros de sedimentos depois de cerca de 3 mil anos. Isso criou cachoeiras sobre a represa. A maioria das represas de lava durou em torno de 10 a 20 mil anos (Beus et al, 2003).
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