Formación del Cañón Sorpresa

La Formación Surprise Canyon es una formación geológica que consiste en rocas sedimentarias clásticas y calcáreas que rellenan paleovalles y paleokárstico del Misisípico Tardío ( Serpukhoviense ) en el Gran Cañón . Estos estratos afloran como exposiciones aisladas de rocas con forma de lente que rellenan valles de erosión y topografía kárstica localizada, así como cuevas desarrolladas en la parte superior de la Caliza Redwall . La Formación Surprise Canyon y las discordancias asociadas representan un período geológico significativo entre la deposición de la Caliza Redwall y el Grupo Supai suprayacente . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

En 1969, ED McKee y RC Gutschick ^{[ 4 ]} informaron sobre la presencia de paleovalles rellenos de conglomerado y lutita excavados en la superficie superior de la Caliza de Redwall. Proporcionaron ejemplos y descripciones de estos depósitos y los consideraron como los estratos basales del Grupo Supai.

George Billingsley ^{[ 5 ]} del Servicio Geológico de los Estados Unidos reconoció por primera vez la Formación Surprise Canyon como una unidad estratigráfica independiente , que no pertenecía ni al Grupo Supai ni a la Caliza Redwall, durante el reconocimiento geológico del oeste del Gran Cañón a mediados de la década de 1970. Los afloramientos de la Formación Surprise Canyon aparecieron como patrones inusuales de color marrón rojizo oscuro durante un vuelo de inspección sobre el Gran Cañón y en fotografías aéreas utilizadas para cartografiar la geología del cañón. La lejanía de estos afloramientos impidió la verificación in situ de estas observaciones durante más de un año. ^{[ 6 ]}

Más tarde, en una monografía sobre el Grupo Supai, Billingsley y McKee ^{[ 7 ]} describieron por primera vez en detalle algunos de estos afloramientos en el extremo occidental del Gran Cañón. Se refirieron informalmente a los estratos de la Formación Surprise Canyon como depósitos de valles enterrados pre-Supai y los interpretaron como el relleno sedimentario de paleovalles. ^{[ 3 ] [ 6 ]}

Billingsley y Beus ^{[ 2 ]} nombraron formalmente la Formación Surprise Canyon para un gran cañón tributario septentrional en el oeste del Gran Cañón. La sección tipo de esta formación es la ladera orientada al este de una cresta estrecha a unos 2,4 km (1,5 mi) al sureste del mirador de la Torre de los Murciélagos en el oeste del Gran Cañón, en la milla 265 ^{[ 8 ]} , y a unos 20 km (12 mi) al noroeste de la desembocadura del Cañón Surprise, en la milla 248. El paleovalle que contiene la sección tipo tiene 305 m (1001 pies) de ancho y 91 m (299 pies) de profundidad. ^{[ 3 ]}        

Dentro de la región del Gran Cañón, la Formación Surprise Canyon se expone como parches aislados en forma de lente a lo largo de gran parte del Gran Cañón y en partes del Cañón Marble hacia el este. Todos los afloramientos conocidos son lentes discontinuas de hasta varias decenas de metros de espesor y desde unas pocas decenas de metros hasta casi un kilómetro de ancho. En ningún lugar esta formación se presenta como una sola lámina continua, como todas las demás unidades de roca sedimentaria de edad paleozoica en el Gran Cañón. Los afloramientos de la Formación Surprise Canyon se encuentran comúnmente en la cima de un gran acantilado formado por la resistente Caliza Redwall. En muchos lugares, estos afloramientos se sitúan a lo largo de una estrecha plataforma a unos 460 m (1510 pies) sobre el río Colorado y a casi 910 m (2990 pies) por debajo del borde. Aunque no se ha identificado en el subsuelo, la Formación Surprise Canyon puede presentarse como depósitos alargados bajo la Meseta de Colorado adyacente al Gran Cañón. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 9 ]}    

La mayor parte de los estratos sedimentarios de la Formación Surprise Canyon rellenan paleovalles de 45 a 60 m (148 a 197 pies) de profundidad y hasta 1 km (0,62 millas) de ancho en la parte occidental del Gran Cañón. Hacia el este, estos paleovalles se vuelven menos profundos y más anchos en el centro y este del Gran Cañón. El espesor de la Formación Surprise Canyon en cualquier afloramiento corresponde a la profundidad del paleovalle en el que se encuentra. La sección más gruesa conocida de la Formación Surprise Canyon está expuesta en Quartermaster Canyon, en el oeste del Gran Cañón, donde la formación tiene aproximadamente 122 m (400 pies) de espesor. En el centro del Gran Cañón, los afloramientos de la Formación Surprise Canyon tienen hasta 45 m (148 pies) de espesor, mientras que en el este del Gran Cañón y la región de Marble Canyon, dichos afloramientos tienen de 18 a 20 m (59 a 66 pies) de espesor. ^{[ 2 ] [ 3 ]}          

Los estratos, que rellenan los paleovalles, la topografía kárstica y las cuevas excavadas en la superficie superior de la Caliza de Redwall, presentan la litología más variada de todas las formaciones paleozoicas expuestas en el Gran Cañón. En la zona occidental y central del Gran Cañón, el Cañón Surprise consta de tres capas principales. En primer lugar, hay una unidad basal, formadora de pendientes y portadora de vegetación, compuesta predominantemente de conglomerado y arenisca de origen fluvial . En segundo lugar, sobre ella se encuentra una unidad intermedia de caliza compuesta por estratos fosilíferos de caliza marina que forman un acantilado prominente. Finalmente, hay una unidad superior de limolita que consiste en estratos fosilíferos formadores de pendientes de caliza limosa o arenosa y limolita de origen marino. Hacia el este, en la zona oriental del Gran Cañón, estas tres unidades se fusionan lateralmente en una sola capa de arenisca y limolita conglomerática de color marrón rojizo, formadora de pendientes, que carece de caliza. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La unidad basal de conglomerado y arenisca consiste principalmente en conglomerado de guijarros a cantos rodados teñidos de hierro y localmente de bloques . La fracción gruesa del conglomerado consiste predominantemente en sílex y grava calcárea menor derivada de la Caliza Redwall subyacente. Parte de esta grava contiene fósiles típicos de la Caliza Redwall. En la mayoría de las secciones, el conglomerado pasa gradualmente hacia arriba a capas de arenisca de cuarzo o limolita de color amarillo a marrón rojizo oscuro o púrpura, o, en algunas secciones, a lutita oscura rica en materia orgánica . Las capas de arenisca suelen ser planas, pero algunas presentan estratificación cruzada en artesa o laminación ondulada . ^{[ 2 ] [ 3 ]} En el área suroeste del Gran Cañón, las lutitas oscuras y carbonáceas contienen capas de carbón locales de 1 m (3,3 pies) de espesor. ^{[ 9 ]} En el este del Gran Cañón, la Formación Surprise Canyon consiste enteramente en capas de lutita de color marrón rojizo a púrpura que contienen lentes subordinadas de conglomerado de guijarros de sílex. ^{[ 3 ]}  

Sobre la unidad basal de conglomerado y arenisca en el oeste y centro del Gran Cañón se encuentra una unidad media de caliza predominantemente de grano grueso y fosilífera, compuesta típicamente por conchas enteras o fragmentadas. Esta unidad también contiene capas de arenisca de cuarzo de hasta 4 cm (1,6 pulgadas) de espesor que se alternan con capas de caliza fosilífera de hasta 10 cm (3,9 pulgadas) de espesor. La base de esta unidad suele truncar las capas de arenisca o limolita de la unidad basal de conglomerado y arenisca subyacente. La unidad media de caliza suele formar acantilados o repisas resistentes y se erosiona adquiriendo tonalidades marrón amarillentas, rojizas o gris púrpura. Las capas de caliza y arenisca suelen presentar estratificación cruzada en artesa a pequeña escala con direcciones de corriente bimodales. ^{[ 2 ] [ 3 ]}    

En la parte occidental y central del Gran Cañón, capas de limolita o arenisca calcárea de color marrón rojizo oscuro a púrpura, con laminación ondulada a estratificación plana, pertenecientes a la unidad superior de limolita, suelen superponerse a la unidad media de caliza. Estas capas forman pendientes débiles o repisas en retroceso y comúnmente presentan ondulaciones linguoides . Dentro de esta unidad, en la parte occidental del Gran Cañón, suelen encontrarse capas de caliza de algas u ostrácodos que forman repisas resistentes. En al menos tres localidades, se observan estromatolitos de algas casi esféricos ( oncolitos ) cerca de la parte superior de la unidad. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El contacto entre la Formación Surprise Canyon y la suprayacente Formación Watahomigi del Grupo Supai es una discordancia regional que representa un período de erosión y falta de acumulación de sedimentos durante el período misisipiano tardío. Este contacto suele estar oculto por escombros de caliza provenientes de arriba o por coluvión meteorizado . Donde este contacto está expuesto, la superficie erosionada de la Formación Surprise Canyon está cubierta por (1) un conglomerado de guijarros de caliza delgado y generalizado, pero localmente discontinuo, que contiene guijarros de sílex; o (2) limolitas y lutitas calcáreas de color rojo púrpura que gradualmente se transforman en capas de caliza gris resistente que contienen nódulos de sílex de color rojo pálido a naranja . En algunos afloramientos, el contacto es una discordancia de bajo ángulo. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 9 ]}

El contacto basal de la formación Surprise Canyon consiste en paleovalles de forma suave en U o en V erosionados, o en paleokarst y cavernas corroídas en la parte superior de la Caliza Redwall. A lo largo del eje del paleovalle principal, las capas basales del relleno del valle se depositan en todas partes sobre el Miembro Mooney Falls de la Caliza Redwall, ya que los paleovalles han atravesado completamente el Miembro Horseshoe Mesa y se han adentrado en el Miembro Mooney Falls. Los estratos superiores de la Formación Surprise Canyon que descansan sobre el Miembro Horseshoe Mesa de la Caliza Redwall están más ampliamente distribuidos. En los afloramientos, se extienden hasta 0,5 km (0,31 mi) a cada lado del eje principal del valle. En otros afloramientos, el contacto inferior consiste en pozos irregulares y de menor escala (antiguos sumideros ) y antiguas cavernas rellenas de lutita de color marrón rojizo. ^{[ 2 ] [ 3 ]}  

En términos de contenido fósil, la Formación Surprise Canyon es una de las unidades estratigráficas paleozoicas más ricas y diversas expuestas en el Gran Cañón. ^{[ 3 ]}

La unidad basal de conglomerado y arenisca de la Formación Surprise Canyon ha producido una modesta cantidad de diferentes plantas fósiles. Estos fósiles se han encontrado principalmente en sus capas de arenisca, limolita o lutita en el oeste del Gran Cañón. Incluyen 22 especies de palinomorfos ( esporas ), varios tipos de estructuras de algas y 12 especies de megafósiles de plantas. Los megafósiles de plantas incluyen tres especies de Lepidodendron , Calamites y helechos con semillas . Por ejemplo, entre Burnt Springs Canyon (milla 259.5) ^{[ 8 ]} en el oeste del Gran Cañón y Cove Canyon en el centro del Gran Cañón, se han encontrado impresiones de troncos de Lepidodendron en las capas de arenisca de esta unidad basal. ^{[ 3 ]} Además de los fósiles de plantas, se han recuperado elementos dentales y dérmicos aislados de tiburones antiguos de la unidad basal de conglomerado y arenisca. ^{[ 1 ]} Finalmente, los estratos de arenisca de la unidad basal también contienen icnofósiles en forma de madrigueras verticales simples y raras especies de Conostichus. Estos icnofósiles se han asignado a la icnofacies de Skolithos . ^{[ 10 ]}

La unidad de caliza media de la Formación Surprise Canyon contiene una fauna abundante y diversa de invertebrados marinos . Sus calizas de grano grueso han proporcionado más de 60 especies de invertebrados marinos. Incluyen foraminíferos , conodontos , corales , briozoos , braquiópodos , equinodermos , moluscos , trilobites y ostrácodos . Los braquiópodos son las formas más abundantes conservadas y se asocian comúnmente con briozoos, corales y equinodermos. ^{[ 3 ]} Los microfósiles son moderadamente abundantes en la unidad de caliza media y algunos también aparecen en los estratos de caliza de la unidad de limolita superior de la Formación Surprise Canyon. Estos microfósiles incluyen siete especies de foraminíferos. Se han encontrado diez especies de conodontos tanto en la unidad de caliza media como en la unidad de limolita superior de la Formación Surprise Canyon. ^{[ 1 ] [ 3 ]} Además, la unidad de caliza media dentro del oeste del Gran Cañón ha producido una fauna de vertebrados notablemente diversa que consta de un total de treinta y un taxones identificados a partir de dientes y elementos dérmicos. ^{[ 1 ]} Finalmente, se han reportado icnofósiles típicos de la icnofacies marina somera Cruziana en los estratos de caliza de la unidad de caliza media. ^{[ 10 ]}

La edad del Cañón de la Sorpresa se ha establecido como Serpukhoviense (Misisípico Superior). Las determinaciones iniciales de las relaciones de edad de la Caliza Redwall subyacente, la Formación Cañón de la Sorpresa y las subdivisiones del Grupo Supai suprayacente se basaron en foraminíferos calcáreos y corales. Posteriormente, los estudios de los braquiópodos de la Formación Watahomigi redujeron aún más el posible rango de edad de la Formación Cañón de la Sorpresa. Finalmente, los estudios de conodontos determinaron que la Formación Cañón de la Sorpresa es Serpukhoviense (Misisípico Superior) y que el límite Misisípico-Pensilvánico se encuentra en la parte inferior de la Formación Watahomigi, 17 m (56 pies) por encima del contacto entre la Formación Cañón de la Sorpresa y la Formación Watahomigi. Esta conclusión está respaldada por las interpretaciones actuales de invertebrados fósiles, palinomorfos y datos de foraminíferos. No se han encontrado estratos que contengan fósiles de la biozona del conodonto Rhachistognathus muricatus ni en la Formación Surprise Canyon ni en la suprayacente Formación Watahomigi. Esto indica que la discordancia entre la Formación Surprise Canyon y la suprayacente Formación Watahomigi parece representar el intervalo de tiempo de esta biozona faltante y los estratos asociados. ^{[ 1 ] [ 3 ]}  

La Formación Surprise Canyon se interpreta como la acumulación de sedimentos fluviales y estuarinos en paleovalles y de regolito en cavernas y sumideros erosionados en la superficie expuesta de la Caliza Redwall durante el Misisípico Tardío. A medida que descendió el nivel relativo del mar, el retroceso hacia el oeste del mar, una regresión marina , expuso subaéreamente el lecho marino donde se había acumulado la Caliza Redwall. Esto dejó el antiguo lecho marino y la superficie superior de la Caliza Redwall expuestos subaéreamente como una llanura de sumideros tropicales drenada por ríos de baja pendiente que fluían hacia el oeste. Los cauces de estos ríos y sus afluentes erosionaron importantes valles de drenaje que penetraron en la llanura de sumideros hasta una profundidad de 122 m (400 pies) , 2/3 del espesor de la Caliza Redwall. El descenso correspondiente del nivel freático permitió que la profundidad de la karstificación superara la de los paleovalles cercanos. La unidad basal de conglomerado y arenisca en el oeste y centro del Gran Cañón se interpreta como sedimentos depositados por estos ríos durante este período. Cuando el nivel relativo del mar volvió a subir y se desplazó hacia el este, los paleovalles se inundaron gradualmente a medida que los ríos y sus llanuras aluviales se sumergieron, creando estuarios. En estos estuarios, se acumularon depósitos estuarinos y marinos para formar las unidades de caliza marina media y limolita superior. El nivel relativo del mar subió lo suficiente como para sumergir y depositar sedimentos calcáreos de la Formación Surprise Canyon dentro de los paleovalles y lutitas dentro del paleokarst en la región del Gran Cañón. Sin embargo, el aumento del nivel relativo del mar se detuvo antes de que la superficie de la Caliza Redwall, fuera y por encima de los paleovalles, quedara cubierta. La discordancia entre la Formación Surprise Canyon y la Formación Watahomigi suprayacente sugiere la ocurrencia de un período de descenso regional del nivel relativo del mar y la erosión y no deposición asociadas antes de la deposición de la Formación Watahomigi. ^{[ 3 ] [ 11 ] [ 12 ]}  

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  Impresionantes acantilados de piedra caliza roja , en la cresta sur, y parte de la Torre de Set, Garganta de Granito Este (Garganta Interior, Gran Cañón).
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  La Torre de Set en el desfiladero interior (desfiladero de granito este). (Vista desde el otro lado del desfiladero de granito (lado sur, con los pequeños acantilados de arenisca de Tapeats visibles en la parte superior del desfiladero), desde el sendero Tonto ).

• Geología de la zona del Gran Cañón

• Atlas de carreteras y recreación de Arizona , Mapas de referencia, 2.ª edición, 1998, 112 páginas, págs.  28-29, 62-63.
• Blakey y Ranney, 2008. Paisajes antiguos de la meseta de Colorado , Ron Blakey, Wayne Ranney, 2008, Grand Canyon Association (editorial), 176 páginas, con apéndice, glosario e índice. Contiene aproximadamente 75 mapas topográficos sombreados para geología, etc., de los cuales 54 (23 pares, (46)) corresponden específicamente a la meseta de Colorado ; los demás son globales o norteamericanos. (Tapa blanda, ISBN 978-1-934656-03-7)
• Chronic, 1983. Geología de las carreteras de Arizona, 1983, 23.ª edición, Mountain Press Publishing Co. 322 páginas. Parque Nacional del Gran Cañón , págs.  279-287, (pág.  283). (tapa blanda, ISBN 978-0-87842-147-3)

• Resumen sobre la caliza de Redwall y el paleokarst
• Descripción general de Surprise Canyon y Redwall Limestone