ブライスキャニオン地域の地質
両側にピンク色の崖がある緑の谷。
パリア・ビューは、東約13kmのパリア川へと流れる断続的な小川を見下ろしています。約3km離れたところには、パウンソーガント断層があります。これは正断層で、パリア川の渓谷が片側で沈降し、反対側ではパウンソーガント高原が隆起しています。高原の東側は浸食され、ピンク色の崖、窪み、円形劇場が点在し、約5000万年前のクラロン層が露出しています。

ユタ州ブライスキャニオン地域の露出した地質は、北米のこの地域における白亜紀後期から新生代前半にかけての堆積記録を示しています。現在のブライスキャニオン国立公園周辺の古代の堆積環境は、ダコタ砂岩と熱帯頁岩が堆積した温暖な浅い海（白亜紀海路と呼ばれる）から、公園の円形劇場の大部分を占める色鮮やかなクラロン層の堆積物を提供した冷たい小川や湖まで、多様でした。

他の地層も形成されたが、そのほとんどは、約 7000 万年前( Mya )に始まったララミデ造山運動による隆起後に浸食された。この造山運動により、ロッキー山脈ははるか東に隆起し、ブライスキャニオン一帯を覆っていた海が後退した。ララミデ造山運動が終了した約 1500 万年前後、北アメリカ西部の大部分が近くのベイスン アンド レンジ地形に引き伸ばされ始めた。ブライスキャニオン周辺は、同じ力によって高原の一部として隆起した。500万年前のコロラド高原の隆起とカリフォルニア湾の開口により、コロラド川とその支流の水流が変化した。これには、公園に隣接する 2 つの高原の間を上流に向かって浸食されているパリア川も含まれる。隆起によって垂直の節理が形成され、後に優先的に浸食されて、今日見られる フードゥー、バッドランズ、モノリスと呼ばれる独立した尖峰が形成された。

公園内に露出している地層は、グランド・ステアケースの一部です。この岩石群の最古の層はグランドキャニオンに、中期の層はザイオン国立公園に、そして最も新しい層はブライスキャニオン地域に露出しています。各公園内および周辺では、わずかな重複が見られます。

大階段

岩石層の断面図
グランドキャニオン（A）、チョコレートクリフ（B）、バーミリオンクリフ（C）、ホワイトクリフ（D）、ザイオンキャニオン（E）、グレイクリフ（F）、ピンククリフ（G）、ブライスキャニオン（H）

グランド・ステアケースは、1870年代に初めて定義された堆積岩層の連続で、ブライスキャニオン国立公園からザイオン国立公園を通りグランドキャニオンまで南に100マイル（160 km）にわたって伸びています。[ 1 ]ブライスキャニオンは、グランド・ステアケースの中で最も高く、最も新しい隆起であるピンク・クリフ内に位置しています。[ 2 ] [ 3 ]

白亜紀の海路

前進

白亜紀には、浅い海路が南はメキシコ湾からユタ州、そして後にはるか北の北極海まで北アメリカ内陸部に広がっていた。 [ 4 ]地質学者はこの浅い海を白亜紀海路または西部内陸海路と呼んでいる。この海路は北アメリカを2つに分け、東部はすでに古代のアパラチア山脈が占め、西部は主にまだ成長中のセビア山脈で構成されていた。[ 4 ]セビア造山運動による浅い逆断層で形成された。[ 5 ]海岸線が前後に移動するにつれ、ブライス地域はセビア陸塊の一部になったり、白亜紀海路の下になったりした。その結果、非海洋、潮間帯、海洋の堆積物が交互に層を成して堆積した。

礫岩、シルト岩、化石を多く含む砂岩は、合計で最大 300 フィート (90 メートル) の厚さがあり、白亜紀海路の到来を示しています。[ 4 ]ダコタ砂岩と呼ばれるこの地層は、ブライスキャニオン地域で露出している最古の地層ですが、南西のザイオンとコロブ渓谷地域で露出している最も新しい地層です。ダコタでは、大量の化石化した木、何百万もの化石を含むカキの養殖場、石炭がすべて見つかります。 [ 4 ]ブライスキャニオン地域では、この地層はパリア渓谷で見ることができ、白亜紀海路がこの地域を横切って進路を変え (内陸に進出)、その後後退したときに、おそらくビーチ、ラグーン、広大な石炭生産湿地に堆積した石化した毛布砂として見られます。[ 6 ]この岩は、すぐ近くに露出していない、はるかに古いジュラ紀の地層の上に不整合に存在している（これらの古い堆積物についての議論については、 ザイオンとコロブ渓谷地域の地質を参照）。

この地域の海路が深く穏やかになるにつれ、ダコタ層の上に泥とシルトが堆積しました。 [ 6 ]結果として生じた暗灰色から黒色のトロピック・シェールは、ユタ州への海路の最大の海進を記録しており、パリア円形劇場では厚さ1,000フィート（300メートル）に達します。[ 4 ]これはトロピック・バレーで見られる植生のないバッドランドを形成し、おそらくこの地域で最も化石が豊富な層で、多数の直殻とコイル状のアンモナイトが含まれています。[ 4 ]

後退

白亜紀海路は、その地域的に厚さ1,700フィート（500メートル）のストレート・クリフ層が堆積した頃には、すでに東と南に後退し始めていた。 [ 7 ]その層は、このプロセスの様々な段階を表している。ティベット・キャニオン層の崖を形成する砂岩は、浅海およびその後の沿岸環境でトロピック・シェール層の上に整合的に堆積した。スモーキー・ホロウ層からの頁岩と砂岩は、海路沿岸の沼地やラグーンにある石炭に富む泥岩の基底層の上に堆積した。ジョン・ヘンリー層では、塊状の石炭鉱床と混ざった頁岩と砂岩の互層が沼地やラグーン、河川環境で堆積したが、ドリップ・タンクと呼ばれる層はブライス・キャニオン地域では見られない。[ 7 ]この層は侵食によって、白っぽい黄灰色の砂岩と比較的薄い頁岩と泥岩の互層からなる、登攀がほぼ不可能な崖や急斜面を形成している。層の下部にはサメの歯が発見されている。 [ 4 ]

白亜紀海路の後退に伴い、湖と東向きの河川が堆積物の主な堆積場所となった。厚さ700フィート（200メートル）のワウィープ層の頁岩と砂岩は、流水（河川環境）の中で堆積した。[ 7 ]この層は、前述のグランド・ステアケースのグレイ・クリフスの一部である。ハドロサウルスなどの恐竜を含む脊椎動物の化石が豊富に含まれており、[ 4 ]

大陸堆積

洪水原は隆起し、侵食される

背の高いピンク色の岩層
ブライスキャニオンのクラロン層のフードゥー

この地域には、河川と湖が交差する氾濫原が発達しました。泥と砂がこの環境に堆積して、カイパロウィッツ層の灰色の砂岩と泥岩になりました。この層はブライスキャニオン地域で最大100フィート（30メートル）の厚さになりますが、この地域のカイパロウィッツの他の部分では数百フィート（数十メートル）の厚さがあります。[ 7 ]カナンピークとパインホロウの2つの層は、この地域の他の場所ではカイパロウィッツの頂上にありますが、ブライスキャニオン地域では見られません。これらの層の砂岩と礫岩は、暁新世に始まる河川の堆積を記録しています。[ 7 ]

ララミデ造山運動と呼ばれる造山活動による隆起は、白亜紀後期約7000万年前から暁​​新世前期にかけて続きました。この隆起により、かつては低かった高地が上空に持ち上げられ、その間にあった低地は徐々に沈下しました。[ 8 ]ララミデ造山運動による圧縮により、この地域の土地は変形し、最大5°傾斜のブライスキャニオン背斜が形成されました。カナンピーク、パインホロウ、カイパロウィッツ、ワヒープの各層とその下にあるストレートクリフの一部は、クラロン層が堆積する前に、浸食によって背斜の頂上から除去されました。[ 9 ]そのため、背斜の頂上には角度の不整合が存在します。この公園は、ララミデの結果として形成された、はるかに大規模なカイバブ隆起の西側の緩やかな傾斜の側面にも位置しています。[ 5 ]

クラロンの氾濫原と湖沼群

ララミデからの隆起は始新世に短期間停止した。[ 5 ]蛇行する小川が、その結果生じた広くほとんど特徴のない平野の上をゆっくりと流れた。周期的ではあるが大規模な洪水が、おそらく1,000年に一度、広い地域を浸水させ、泥、玉石、細かいシルトを平野に撒き散らした。[ 7 ] 洪水の発生と発生の間には浸食によってこれらの堆積物が削られ、植物が豊かに成長した。泥とシルトに含まれる鉄の酸化によって土壌が赤鉄鉱に変化し、ピンクと赤の色合いを呈した。これらの堆積物は後に岩石化し、厚さ最大700フィート (200 m) の、この地域で始新世のクラロン層(以前はワサッチ層と呼ばれていた) のピンク部層となった。[ 7 ]この層のチャネル化した礫岩は、州道12号線沿いのレッドキャニオンで容易に見ることができます。一方、シルトと泥岩は、公園内のフードゥーと呼ばれる脆く色鮮やかな尖塔の大部分を構成しています。地質学者クラレンス・ダットンは、その色鮮やかな外観から、クラロン層の酸化鉄に富んだ下部層をピンククリフシリーズと名付けました。 [ 8 ]

大きな湖が描かれた茶色の地図
クラロン湖水系

浅いが広大な湖とそれに伴うデルタからなる大規模な湖沼群が、現在のコロラド州北西部、ユタ州南西部、ワイオミング州にあたる数千平方マイルの地域を覆っていた。[ 10 ]これらの湖は暁新世から漸新世中期にかけて存在したが、ブライスキャニオン地域まで広がったのは始新世になってからである。[ 7 ]この湖沼群には、約6000万年前から4000万年前までの2000万年間に、大量の湖底堆積物が堆積した。 [ 10 ]気候変動と周期により、湖沼群は時間の経過とともに拡大と縮小を繰り返した。その過程で、厚さや組成の異なる湖床が積み重なっていった。[ 8 ]

  • 海岸近くの様々な砂や玉石の堆積物、
  • 海岸から離れたカルシウムの少ない泥、
  • 深海にはカルシウムを豊富に含む泥があり、
  • 純粋な石灰質の泥が、最も深い海に堆積しました。

石灰質の軟泥と泥は後に石灰岩とシルト岩の間に挟まれた層となり、クラロン層の厚さ300フィート（90メートル）にも及ぶホワイト層となった。[ 7 ]この層は侵食されて白色の一枚岩となり、ポーンソーガント高原の最も標高の高い場所でのみ見られる。ホワイト層では化石は稀で、主に淡水の巻貝と二枚貝で構成されており、湖にほとんど生物がいなかったことを示している。[ 7 ]有名なナチュラルブリッジを含む公園内のほとんどのアーチと自然の橋は、クラロン層の砂岩層から削り出されたものである。

メアリーズベール火山

クラロン層の堆積後の地質学的記録の空白は、公園の北西に位置する近くのメアリーズベール火山地帯の噴火によって3400万年から3100万年前に中断されました。 [ 11 ] [ 12 ]これらの流れからの火山灰と溶岩はブライスキャニオンから20マイル（30 km）未満の場所で発見されていますが、少なくとも一部の火山物質は公園地域に直接堆積し、後に浸食によって除去された可能性があります。[ 5 ]

メアリーズベール火山活動の大部分は、3つの異なる期間、すなわち約3400万～2200万年前、2200万～1400万年前、900万～500万年前に発生した。[ 12 ] 最初の期間には、発達中のバソリス上からデイサイトと安山岩が噴出した。2700万年前のスリークリークスカルデラ、2400万年前のビッグジョンカルデラ、2300万年前のモンローピークカルデラからの結晶に富む灰が凝灰岩に固まった。[ 12 ]第2および第3の期間には、大量の流紋岩が噴出した。第2の期間には、1900万年前のベルナップ山カルデラからアルカリに富む流紋岩が噴出した。[ 12 ]

メアリーズベール火山地域は、約2000万年前、その自重で崩壊した。これは、地下約5000フィート（2000メートル）のカーメル層の蒸発岩の脆弱性に起因すると考えられる。 [ 5 ]崩壊によるクラロン層の褶曲と断層運動により、ルビーズ・イン衝上断層が形成された。また、ブライス向斜と呼ばれる、東西に走り、衝上断層運動に垂直なわずかな下向きの反りも形成された。[ 5 ]メアリーズベールとブライス地域の火山活動は約50万年前に停止した。[ 11 ]同時代の玄武岩は、レッド・キャニオン入り口近くのセビア断層沿いに見られる。暗い色の火山岩は、断層によって約900フィート（300メートル）移動し、現在ははるかに古いクラロン層と直接接触している。[ 13 ]

後期新生代テクトニクス

高原の形成

浮き彫りの地図
コロラド高原指数地図

より若い岩石ユニットが堆積しましたが、大部分はその後の隆起によって加速された浸食によって除去されました。これらの層の露頭は公園の北部と台地の縁のいくつかの場所で見ることができます。これらの中には、厚さ50～100フィート（20～30メートル）の漸新世または中新世のボートメサ礫岩と鮮新世から前期更新世のセビア川層があります。[ 14 ]ボートメサは、少量の砂岩と湖からの石灰岩を含む大部分の礫岩で構成されており、河川と堤防の洪水堆積物を示しています。[ 7 ]セビア川層の茶色がかった灰色の砂岩と砂利は、祖先のセビア川排水システムの一部であった谷に堆積しました。[ 7 ] [ 14

中新世の約1500万年前、ネバダ州西部の張力が非常に強かったため、地殻が薄くなり、ベイスン・アンド・レンジ地区が形成されました。[ 5 ]この同じ力によって、現在のコロラド高原西部は、この公園がまたがるパウンソーガントを含む9つの小さな高原に分割されました。 [ 15 ] [ 16 ]南北方向に伸びる長い正断層は、新たに形成されたか、または以前から存在していた断層が再活性化したものです。地殻が東西方向に広がるにつれ、各断層の一方に高原が隆起し、もう一方には谷が陥没しました。[ 5 ] これらの断層のうち2つ、西側のセビア断層と東側のパウンソーガント断層が、パウンソーガント高原の境界となっていました。これら2つの断層に沿った動きにより、クラロン層はパリア渓谷とセビア渓谷に対して2,000フィート（600メートル）移動しました。[ 16 ]

ハリケーン断層はマーカガント高原の西端に位置し、ベイスン・アンド・レンジ地域とコロラド高原地域との地形的境界となっている。[ 16 ]ブライスキャニオン国立公園とほぼ同じ露出した地質と浸食の特徴を持つシーダーブレイクス国定公園は、マーカガント高原の西端に位置している。

その後、コロラド高原全体が海抜近くから数千フィート（1キロメートル以上）の高度まで隆起し始めました。[ 14 ]別の説では、ララミデ造山運動によって現在のベイスン・アンド・レンジとコロラド高原が隆起し、ベイスン・アンド・レンジを形成した張力によってその地域がコロラド高原に対して沈下したとされています。[ 7 ]出来事の順序がどうであれ、コロラド高原の高原地域はこの時までにほぼ完成していました。

現代の排水と浸食

コロラド高原の排水路は、カリフォルニア湾の開通によって大きく変化しました。約1000万年から500万年前にかけて、バハ・カリフォルニア半島はメキシコ本土から北西方向に裂け始めました。 [ 5 ]先祖のコロラド川は、この地域的な下方への歪みに対応して、新しい湾に流れ込むことで海への近道を取りました。これにより、川の源流と海側のデルタからの距離が大幅に短縮されました。その結果、コロラド川とその支流の水の流れは速くなり、より深く削り取られ、峡谷地形が形成されました。

コロラド川のグランドキャニオンの現在の深さとほぼ同じものが120万年前までに形成され、支流はさらに深く削っていった。[ 17 ] 支流の一つ、パリア川の源流侵食は、現在のパリア円形劇場に向かって北北西方向に進んだ。[ 18 ]川は、パウンソーガント断層とほぼ平行に東を進んだ。パウンソーガント高原の東側の縁に直接降り注ぐ雪や雨による侵食は、溝を形成してアルコーブや円形劇場へと広がり、一方、差別侵食と凍土楔作用でフードゥーが形成される。高原の小川は縁から離れて流れるため、アルコーブや円形劇場の形成には寄与しない。[ 18 ]侵食は今日もこのように続いている。

ブライスキャニオンのフードゥー

徐々に侵食された岩石を示すシーケンス
フードゥーの形成

クラロン層のピンク層は、主に侵食されやすく比較的柔らかい石灰岩で構成されています。雨が二酸化炭素と混ざると、弱い炭酸塩溶液が形成されます。この炭酸塩は、クラロン層の石灰岩を一粒ずつゆっくりと溶かしていきます。この化学的風化作用によって、フードゥーの縁は丸みを帯び、ゴツゴツとした膨らんだ形状が生まれます。

冬には、溶けた雪が亀裂や節理に浸透し、夜間に凍結します。膨張する氷の力は、クラロン層の岩石を侵食します。ブライスキャニオンでは、このような凍結融解サイクルが毎年200回以上発生しています。[ 19 ]凍結によって、クラロン層のピンク層を隔てるほぼ垂直の節理面が侵食され、広がります。

泥岩、礫岩、シルト岩などの内部層が石灰岩を水平に分断しています。これらの層は炭酸ガスによる侵食に強く、フィン、窓、フードゥーの保護層として機能します。より耐久性の高いフードゥーの多くは、マグネシウムを豊富に含む石灰岩の一種であるドロマイトで覆われています。[ 19 ]ドロマイトは溶解速度がはるかに遅いため、その下にあるより弱い石灰岩を保護します。

しかし、フードゥーを形成するのと同じプロセスが、最終的にはフードゥーをも破壊します。ブライスキャニオンの場合、フードゥーの浸食率は100年ごとに2〜4フィート（0.6〜1.3メートル）です。[ 19 ]峡谷が西に向かって浸食し続けると、最終的には（おそらく300万年後には）セビア川東支流の流域を捕らえます。この川がブライスアンフィシアターを流れると、浸食パターンが支配的になり、フードゥーはV字型の峡谷と、川によって作り出された風化と浸食のパターンに典型的な急な崖に置き換えられます。この前兆は、モッシーケーブトレイルをハイキングしているときにウォーターキャニオンで観察できます。トロピックディッチと呼ばれる分水路は、100年以上にわたってセビア川東支流の水の一部またはすべてを公園のこのセクションに導いてきました。[ 19 ]

注記

  1. ^パブリックドメイン この記事には、 Grand Staircaseのパブリックドメインの資料が含まれています。国立公園局。2024年9月8日閲覧。
  2. ^デイビス、ラリー、イブス、ロバート (2002). 「ユタ州南部のグランド・ステアケースの地質学：公立学校教師のための道路記録とガイド」(PDF) . USGS出版物. アメリカ地質学会. 2024年9月8日閲覧.
  3. ^ 「ブライスキャニオン国立公園の地質学」 .国立公園の地質と生態学. USGS . 2024年9月8日閲覧。
  4. ^ a b c d e f g hデイビスとポロック（2003年）『ブライスキャニオン国立公園の地質学』 45ページ
  5. ^ a b c d e f g h i Davis and Pollock (2003). Geology of Bryce Canyon National Park , 55ページ
  6. ^ a bハリス、アン（1997）国立公園の地質学、51ページ
  7. ^ a b c d e f g h i j k l mデイビスとポロック（2003年）『ブライスキャニオン国立公園の地質学』 46ページ
  8. ^ a b cハリス、アン（1997）国立公園の地質学、52ページ
  9. ^ Davis and Pollock (2003).ブライスキャニオン国立公園の地質学, 53ページ
  10. ^ a b Kiver and Harris (1999).米国の公園地の地質学, 525ページ
  11. ^ a b Rowley, Peter D.; Cunningham, Charles G.; Steven, Thomas A.; Workman, Jeremiah B.; Anderson, John J.; Theissen, Kevin M. (2002).ユタ州南西部、セントラル・メアリーズベール火山地帯の地質図. コロラド州デンバー：米国地質調査所. 2007年8月12日閲覧。{{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ)
  12. ^ a b c d Cunningham, Charles G. (2002). 「ユタ州中西部、メアリーズベール火山地帯の火山岩と鉱床」アメリカ地質学会. 2011年6月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年8月12日閲覧。
  13. ^ Kiver and Harris (1999).米国の公園地の地質学, 526ページ
  14. ^ a b cハリス、アン（1997）国立公園の地質学、53ページ
  15. ^ハリス、アン (1997).国立公園の地質学, 54ページ
  16. ^ a b c Kiver and Harris (1999).米国の公園地の地質学, 524ページ
  17. ^ Kiver and Harris (1999).米国の公園地の地質学, 407ページ
  18. ^ a b Davis and Pollock (2003).ブライスキャニオン国立公園の地質学, 56ページ
  19. ^ a b c d「Hoodoos」 . 国立公園局. 2007年7月24日閲覧。（パブリックドメインテキストを改変）

参考文献

さらに読む

  • デクールテン、フランク（1994）『時間の影：ブライスキャニオン国立公園の地質』ブライスキャニオン自然史協会
  • タフツ、ロレイン・セーラム（1998年）『グランドキャニオン、ザイオン、ブライスキャニオン国立公園の秘密』（第3版）フロリダ州ノースパームビーチ：国立写真コレクション。ISBN 0-9620255-3-4。
ウィキメディア・コモンズには、ブライスキャニオン国立公園の地質に関するメディアがあります。
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