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Bien que sa grandeur et sa beauté impressionnantes soient les principales attractions du Grand Canyon, son aspect le plus vital et le plus précieux réside peut-être dans l’échelle de temps de l’histoire de la Terre qui est révélée dans les roches exposées des parois du canyon. Aucun autre endroit sur Terre n’est comparable au Grand Canyon pour ce qui est de l’enregistrement étendu et profond des événements géologiques. Cependant, les archives du canyon sont loin d’être continues et complètes. Il y a d’immenses lacunes dans le temps ; plusieurs millions d’années ne sont pas comptabilisées, en raison de lacunes dans les strates qui résultent soit de l’enlèvement de grandes quantités de matériaux par l’érosion, soit d’un dépôt faible ou inexistant de matériaux. Ainsi, des formations rocheuses d’âges considérablement différents ne sont séparées que par une mince surface distincte qui révèle la vaste discordance dans le temps.

Brièvement résumée, l’histoire géologique des strates du canyon est la suivante . Les roches non stratifiées cristallisées, tordues et contorsionnées de la gorge intérieure au fond du canyon sont des granites et des schistes archéens âgés de plus de 2,5 milliards d’années. Ces roches très anciennes sont recouvertes d’une couche de calcaires, de grès et de schistes protérozoïques âgés de plus de 540 millions d’années. Par-dessus, on trouve des strates de roches paléozoïques composées d’autres calcaires, de schistes d’eau douce et de grès cimentés qui forment une grande partie des parois du canyon et représentent une période de dépôt de plus de 300 millions d’années. Dans les archives géologiques ordinaires, ces roches devraient être recouvertes d’une épaisse séquence de roches mésozoïques (âgées d’environ 250 à 65 millions d’années), mais les roches datant de l’ère mésozoïque dans le Grand Canyon ont été entièrement érodées. On trouve néanmoins des roches mésozoïques dans le sud de l’Utah voisin, où elles forment des vestiges de buttes abruptes et des terrasses de falaises vermillon, blanches et roses. D’origine relativement récente, on trouve des couches superposées de lave noire et des cônes volcaniques à quelques kilomètres au sud-est du canyon et dans l’ouest du Grand Canyon proprement dit, dont on estime que certains ont été actifs au cours des 1 000 dernières années. (Voir aussi Grand Canyon Series.)

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Vues panoramiques de la gorge intérieure du Grand Canyon dans le parc national du Grand Canyon en Arizona (en haut) et du parc national de Bryce Canyon en Utah (en bas).

Geoff Tompkinson/GTImage.com (A Britannica Publishing Partner)

Le creusement du Grand Canyon, profond de plusieurs kilomètres, par le fleuve Colorado est un événement de l’histoire géologique relativement récente qui a commencé il n’y a pas plus de six millions d’années, lorsque le fleuve a commencé à suivre son cours actuel. La vitesse rapide et le grand volume du fleuve Colorado, ainsi que les grandes quantités de boue, de sable et de gravier qu’il transporte rapidement en aval, expliquent l’incroyable capacité de découpage du fleuve. Avant la construction du barrage de Glen Canyon, les sédiments transportés par le fleuve Colorado étaient mesurés à une moyenne de 500 000 tonnes par jour. Les conditions favorables à une érosion vigoureuse ont été créées par le soulèvement de la région, qui a accentué la trajectoire du fleuve et permis un profond encaissement. La profondeur du Grand Canyon est le résultat de l’action tranchante du fleuve, mais sa grande largeur s’explique par la pluie, le vent, la température et l’érosion chimique, favorisée par l’usure rapide des roches tendres, tous ces facteurs élargissant régulièrement le canyon. Une expérience a été menée en mars 2008, au cours de laquelle une quantité d’eau équivalente à environ 40 % du débit initial de la rivière a été libérée du barrage de Glen Canyon pendant une période de 60 heures afin de mesurer l’érosion et le dépôt de sédiments le long de la rivière. Les chercheurs qui ont suivi l’expérience ont noté un dépôt supplémentaire de sable à de nombreux endroits le long de la rivière après le lâcher.

L’aspect le plus important de l’environnement responsable du canyon est fréquemment négligé ou non reconnu. S’il n’y avait pas le climat semi-aride des environs, il n’y aurait pas de Grand Canyon. Le lavage des pentes par les pluies aurait fait disparaître les parois du canyon, la topographie en escalier aurait depuis longtemps été creusée, les sculptures distinctives et les structures rocheuses multicolores ne pourraient pas exister, le Painted Desert au sud-est du canyon, le long de la Little Colorado River, aurait disparu, et la pittoresque Monument Valley au nord-est, près de la frontière de l’État de l’Utah, ne compterait que quelques collines arrondies.