A Spasso con la Geologia: il Grand Canyon, pietra su pietra
Parte 1° - THE BASEMENT ROCKS
a cura di Nando Musmarra
1 - IL "TRAIL OF TIME"
Paura di cavalcare a dorso di mulo i tornanti mozzafiato del Bright Angel Trail? Terrorizzati dalle vertigini? Problemi di deambulazione, scarpe strette oppure semplicemente troppo pigri per percorrere le nove e passa miglia necessarie per raggiungere il Colorado river sul fondo del canyon, e poi rifarle a tornar su?
Niente paura, un recente progetto del NPS (National Park Service) permette a tutti, e dico proprio tutti, di vedere e toccare con mano le rocce che compongono la successione stratigrafica del Grand Canyon, una delle più complete al mondo, che abbraccia un lasso di tempo di 1.570 milioni di anni, pari a due quinti della intera storia del pianeta terra: si va dalle rocce precambriane dell' Elves Chasm Gneiss, risalenti alla veneranda età di 1840 milioni di anni, ai 270 milioni di anni dei depositi marini della Kaibab formation, che costituiscono i margini del canyon.
Il percorso pianeggiante, asfaltato e accessibile anche ai disabili, è lungo 2.000 metri . Si snoda sul ciglio del Grand Canyon, dove gli uomini del NPS, anzi i loro muli, hanno faticato non poco a portare su dall'abisso gli splendidi esemplari delle rocce che compongono, pagina dopo pagina, gran parte del grande libro della terra.
El Towar Lodge da solo vale una visita al Grand Canyon - L'inizio del sentiero Trail Of Time
Dal 2010 esiste dunque una comodissima alternativa per chi non vuole o non può discendere i ripidissimi tornanti del Bright Angel Trail: partendo dall'elegantissimo albergo El Towar, si devono seguire le borchie di bronzo, sistemate sulla riva Sud del Canyon a distanza di un metro (o di un milione di anni) le une dalle altre. E' un po' come seguire le briciole di Pollicino, fino al nuovo Museo di Geologia Yawapai, situato a 2.000 metri (o a duemila milioni di anni) di distanza.
Grafico rappresentante tutte le formazioni esposte al Grand Canyon. Cartellonistica del Grand canyon N.P. modificata e reinterpretata da Nando Musmarra.
2 - L'ORIGINE DEL GRAND CANYON
L'innalzamento dell'altopiano del Colorado cominciò durante l'ultima parte del Mesozoico, come effetto collaterale dell'orogenesi di Laramie, responsabile della creazione delle Montagne Rocciose. Un intricato sistema di fiumi, tra cui il Colorado river primordiale, provvedeva a drenarlo, alimentando immensi laghi e mari interni (tra cui lago Uinta e lago Goshute) nelle grandi pianure sottostanti, che in seguito si sarebbero estinti.
Il fenomeno di innalzamento dell'altopiano del Colorado si accentuò durante il Miocene, quando l'altopiano si sollevò di circa 2 miglia. L'apertura contemporanea del Golfo di California spostò il punto di convogliamento delle acque dai laghi degli altopiani ad un punto situato a livello del mare, molto più in basso e lontano.
Da quel momento le acque del Colorado Plateau imboccarono una strada diversa. I laghi e i mari interni si prosciugarono. Le acque seguirono in parte il percorso del Colorado river primordiale, prolungandolo, fino a raggiungere il mare nel golfo di California, a più di 1.400 miglia di distanza.
Il Colorado river allargò dapprima il canyon, portandolo quasi alla larghezza odierna media di circa 18 miglia in "soli" 2 milioni di anni. Poi il fiume ha continuato pazientemente il suo lavoro di erosione verso il basso, scavando fino alla profondità attuale di circa 5.000 piedi (1.500 metri) e mettendo allo scoperto la successione stratigrafica più completa del pianeta terra, fino a raggiungere quelle rocce dette del gruppo di Vishnu di cui presentiamo alcuni campioni in questa pagina, vecchie di quasi 2 miliardi di anni.
Questo processo di erosione che dura solo da 7 milioni di anni, potrebbe sembrare un lasso di tempo relativamente breve, se comparato all'età delle rocce esposte nel canyon.
Le ragioni di questa così veloce erosione sono da ricondurre in primo luogo al fatto che sedimenti più superficiali, cioè quelli incontrati inizialmente dalle acque, erano di origine sedimentaria e quindi relativamente teneri e facili da sgretolare; in secondo luogo bisogna considerare le enormi masse d'acqua in gioco, prodotte dai ghiacciai che si sciolsero alla fine delle grandi glaciazioni. Infine è doveroso aggiungere che anche gli agenti atmosferici, quali neve, pioggia, ghiaccio e vento, a queste altitudini (siamo intorno ai 2.000/2.500 metri) hanno senza dubbio inciso, anche se non in maniera determinante, contribuendo a velocizzare il processo erosivo.
Per comodità, dividiamo le rocce del Grand Canyon in 6 grandi gruppi:
Rocce del Paleoproterozoico (Precambriano) - The Basement rocks: Elves Chasm Gneiss, Rama schist, Brahma schist, Vishnu schist, Zoroaster granite, Diamond Creek granite, Trinity granite, Ruby gabbro, Horn Creek granite, Cremation pegmatite
Rocce del Mesoproterozoico e del Neoproterozoico (Precambriano) - The Grand Canyon Supergroup: Bass Limestone, Hakatai shale, Shunumo quarzite, Dox formation, Cardenas lava, Nankoweap formation, Galeros formation, Kwagunt formation, Sixtymile formation
Rocce del Paleozoico (Cambriano) - Tonto Group: Tapeats sandstone, Bright Angel shale, Muav limestone
Rocce del Paleozoico (Devoniano/Mississippiano) - Temple Butte, Redwall formation, Surprise Canyon formation
Rocce del Paleozoico (Pennsylvaniano/Permiano)- Supai Group: Watahomigi formation, Manakacha formation, Wescogame formation, Esplanade formation
Rocce del Paleozoico (Permiano) - Hermit formation, Coconino sandstone, Toroweap formation, Kaibab formation
3 - "THE BASEMENT ROCKS"
L'area compresa entro la linea gialla espone le rocce del Basement Rocks
Il fiume Colorado che lambisce le rocce di Vishnu sul fondo del Grand Canyon (foto Wikipedia)
Le rocce appartenenti al gruppo Basement Rocks, che comprendono il complesso metamorfico di Vishnu, il gruppo di rocce plutoniche di Zoroaster e quello dei graniti, hanno avuto origine durante il precambriano, a grande profondità. Circa 2.000 milioni di anni fa, la piattaforma continentale di quello che era il Proto-Nord America si scontrò con una cintura di isole vulcaniche disposte ad arco. La pressione delle placche tettoniche che si scontrarono compresse i sedimenti (cenere, fango, sabbia e silt) depositati nel bacino compreso tra il proto-continente e l'arcipelago vulcanico, dando origine alla catena montuosa di Visnhu.
Grafici National Park Service
Queste rocce (cristalline, ignee e metamorfiche con scisti, gneiss e graniti), seppellite dagli strati sedimentari fino a 7 milioni di anni fa, sono oggi esposte nella parte inferiore del Grand Canyon, e risalgono ad un'età compresa tra i 1.840 ed i 1.680 milioni di anni.
IL SENTIERO DEL TEMPO
Finalmente iniziamo il nostro percorso in orizzontale.
Dopo 160 metri dall'imbocco del trail, si arriva alla roccia corrispondente alla borchia 1840, un grosso esemplare dell Elves Chasm Geiss, una roccia di origine plutonica, la roccia più vecchia esposta al Grand Canyon.
Esemplare di Eves Chasm Gneiss, probabilmente un frammento di quella base sulla quale si sono poi accumulate le altre rocce del compesso di Vishnu.
Migmatite nelle scisto di Vishnu: occasionalmente lo scisto ed il granito erano così caldi che si fondevano, originando una tipo di roccia a metà tra ignea e metamorfica.
I geologi del National Park Service hanno provveduto a tagliare, sabbiare e lucidare una delle superfici delle rocce, con l'intento di metterne in risalto la struttura, il colore, la trama e soprattutto la grandezza della grana, molto importante per capire di che tipo di magma si trattasse e quanto tempo siano durati i processi di raffreddamento e solidificazione.
Scisto di Rama, 1.755 milioni di anni vecchio. A grana molto fine, queste rocce consistono in scisti quartzosi-feldspatici e gneiss, probabilmente frammenti metamorfizzati delle isole dell'arco vulcanico di cui abbiamo parlato in precedenza.
Lo scisto di Brahma, risalente a 1.750 milioni di anni fa, consiste in anfibolite, scisti di biotite e plagioclasio, scisti di orthoamphibole e gneiss, depositi di solfuro metamorfizzati. Dalla trama e dalla struttura i geologi hanno dedotto che lo scisto di Brahma presenta una composizione mafico e felsica, tipica di rocce metavulcaniche.
Esemplare di scisto di Vishnu. La roccia consiste in scisti di quarzo e mica, scisti pelitici e meta-areniti. La trama e la struttura sedimentaria dimostrano che si tratta di una roccia metamorfica di origine marina.
I gruppi plutonici e dei graniti
Passiamo adesso al gruppo dei grandi plutoni come il granito di Zoroaster, di Diamond Creek, di Trinity e del gabbro di Ruby. Queste rocce intrusive hanno subito le stesse deformazioni che hanno modellato le rocce contigue più anziane. Ciò indica che l'intrusione plutonica nelle rocce del gruppo di Vishnu era già avvenuta quando si sono avute le deformazioni.
Granito di Diamond Creek
Nel 2010 solo una minima parte degli esemplari delle rocce che costituiscono la successione stratigrafica del Grand Canyon erano state poste sulle rispettive basi. Il team di PaleoNature, affascinato dall'iniziativa, ne ha seguito gli sviluppi, anno dopo anno e passo dopo passo, assistendo talvolta alla posa di alcune delle rocce, in questo caso, del granito di Trinity.
Il gabbro di Ruby
Esemplare di granito Horn Creek
la bellissima pegmatite Cremation
e per ultimo, un esemplare del granito di Phantom.
Adesso, se volete salire con noi alle rocce cosiddette del SUPERGROUP, che poggiano direttamente sulle rocce di base, basta cliccare sulla scaletta geologica
Fonti consultate:
1 - Michael J. Benton (2001). "Cassel's ATLAS OF EVOLUTION - The Earth, its Landscape, and Life" - Andromeda Oxford Limited - Cassel & Co
2 - Cartellonistica National Park Service
3 - http://3dparks.wr.usgs.gov/coloradoplateau/lexicon/vishnu.htm
4 - http://en.wikipedia.org/wiki/Vishnu_Basement_Rocks