Thursday, February 21, 2019

Grand Canyon National Park (8-1)


[1. 簡介] [2. 旅遊建議/食宿交通] [3. Sightseeing] [4. Day Hiking] [5. Wildlife Watching] [6. Other Activities] [7. Who's Who in the Park] [8. More about the Park] [9. Conclusion]


8. More about the Park

[8-1. The Great Unconformity]

8-1. The Great Unconformity (大不整合面)

就算不是地質學家,大部分的人只要看過一眼大峽谷那層層的岩石,大都可以直接聯想到這地方一定是地質學家的天堂。大峽谷確實蘊藏了相當豐富的地質知識,好消息是,有些其實非常淺顯易懂,即使是觀光客都可以用省電模式欣賞,比如Great Unconformity就是其中之一,而Yavapai Geology Museum是觀察這地質現象的地方之一。

1920年代時幾位當時最富盛名的地質學家特地一起到大峽谷,其中一個任務是選一個能夠彰顯大峽谷地質的地點設立一個地質博物館,這些專家決定了Yavapai Geology Museum的現址。我認為觀察Great Unconformity至少是一個原因,因為這地方不只看得到這地質年代的大斷層,也同時提供在沒有Great Unconformity狀況下的對照組。

IMG_7866 The Great Unconformity
Figure 8-1.1: 從Yavapai Point看到的大峽谷岩石結構,a是Paleozoic Rocks最下層的Tapeats Sandstone,b是Vishnu Basement Rocks,c是Grand Canyon Supergroup Rocks。

IMG_0821 The Great Unconformity, Grand Canyon National Park
Figure 8-1.2: 常見的大峽谷岩層剖面圖,為了跟上圖一起對照,這邊特地也標上跟上圖代表相同岩層的a、b與c以利解釋所謂的Great Unconformity。

IMG_8023 The Great Unconformity
Figure 8-1.3: 跟上圖類似的大峽谷岩層剖面圖,圖裡一樣有標示Great Unconformity。

IMG_1039 Yavapai Geology Museum, Grand Canyon National Park
Figure 8-1.4: Yavapai Geology Museum可以自己開車或坐公園的公車到,也有提供Ranger Talk做地質講解。

首先,大家需要對大峽谷的岩石有點概念。地質學家將大峽谷的岩石分成三大類,第一類稱作Paleozoic Rocks,也是大部分遊客對大峽谷岩層最大的印象,這類岩石從Figure 8-1.1與Figure 8-1.2裡最上層的Kaibab Limestone一直到標示a的這一層,而a就是Paleozoic Rocks這一類岩石裡年代最老的Tapeats Sandstone。

如Figure 8-1.1所示,現場看到的Tapeats Sandstone大致是直上直下的峭壁,上面一層是帶點綠色且以斜坡地形為主的Bright Angel Shale。但Tapeats Sandstone的下面則有兩種狀況,如果你看Figure 8-1.1的左邊,會發現a的下面是標上c且現場看起來是紅色斜坡地形的岩石,這就是第二類的Grand Canyon Supergroup Rocks。

Supergroup聽起來似乎是種很厲害的岩石,但本質上跟一路堆到最上面的Paleozoic Rocks是相同的,都是一層一層堆積出來的沉積岩,只是堆積的時間還要更早。不過這些屬於Supergroup的岩石跟上面以水平為主的Paleozoic Rocks命運有點不同,在更早的板塊移動時因為斷層以及拉扯而造成了這些岩層的傾斜,所以你會看到Figure 8-1.2與Figure 8-1.3裡岩層剖面圖的Supergroup岩層都畫成斜的。

Supergroup的下面還有更老的岩石,也就是Figure 8-1.1與Figure 8-1.2裡標示為b以黑色為主的岩層,屬於第三類的Vishnu Basement Rocks。這些岩石一開始是火山活動造成的igneous rock(火山岩),在受到高熱後大部分的igneous rock質變成為metamorphic rock,其中最老的是約十八億年的Elves Chasm Gneiss。

IMG_1069 Yavapai Geology Museum
Figure 8-1.5: 這地質博物館雖小,但相當有意義,即使我到過這地方多次還是會被這些敘述感動。

IMG_1040 Yavapai Geology Museum
Figure 8-1.6: 科學是在這設地質博物館(以前叫做Yavapai Observation Station)的原因之一。

DSCN4321 Grand Canyon
Figure 8-1.7: Yavapai Geology Museum裡有很多地質介紹,包括大峽谷的三類岩石。

DSCN4325 Grand Canyon
Figure 8-1.8: 關於Vishnu Basement Rocks幾種岩石的介紹,其中接近廿億年老的Elves Chasm Gneiss是大峽谷裡最老的岩石。

在正常的情況下,老的岩層在下面,年輕的岩層堆在上面,並依此隨時間繼續往上堆。用Figure 8-1.1的左邊解釋,就是先有標示b的Vishnu Basement Rocks,之後有標示c的Supergroup堆上來並在之後傾斜,最後是標示a的Tapeats Sandstone以及後續整個Paleozoic Rocks一直堆到最上面。

不過如果你看Figure 8-1.1的右邊,會發現在標示b的Vishnu Basement Rocks上沒有c而直接是a且一路堆到最上面的Paleozoic Rocks。不過就隔著Bright Angel Canyon而已,為何這一側沒有Supergroup?長久以來的解釋是因為(海水)侵蝕而消失,最近有人提出是雪球地球(Snowball Earth)這聽起來比冰河時期(Ice Age)還要酷的大規模冰河侵蝕造成的。

總之,這個Tapeats Sandstone跳過Supergroup而直接碰到Vishnu Basement Rocks的接觸面就是所謂的Great Unconformity,中文大都翻譯成大不整合面。我只在圖裡的幾個地方畫上紅線指出Great Unconformity的所在,其他比如Bright Angel Canyon兩側的不少地方也可以畫上。

地質上,兩種不同年代的岩層接面發生跳針其實很常發生,這種不連續面稱為unconformity。大部分跳針都只是幾百萬或是幾千萬年,但很少像Great Unconformity這樣可以跳針12億年這麼長。用歷史課本來比喻Great Unconformity,就是堯舜禹湯......一路寫到漢朝,翻頁後直接變成清光緒廿年,之間記載的事全被撕掉。

IMG_3893 Yavapai Museum of Geology, Grand Canyon National Park
Figure 8-1.9: Yavapai Geology Museum是現場觀察Great Unconformity的好地方。

IMG_5659 Grand Canyon
Figure 8-1.10: Yavapai Geology Museum裡對Great Unconformity的簡單描述。

IMG_5696 Grand Canyon Supergroup
Figure 8-1.11: 在Mather Point遊客中心看到對Supergroup岩石的描述。

IMG_5640 Trail of Times
Figure 8-1.12: Yavapai Geology Museum旁的Trail of Time有不少大峽谷的岩石展示,Tapeats Sandstone是其中之一。

很多人以為Great Unconformity是大峽谷魔人John Wesley Powell在1869年大峽谷博命演出時所命名,不少文獻也這麼寫。當年他確實是有注意到不少地方的Tapeats Sandstone與Vishnu Basement Rocks之間少了Supergroup而形成一個unconformity,畢竟他是地質專家,但他當時並不清楚這兩種岩石的年份。

一個比較可信的說法是Great Unconformity由另一個地質專家Clarence Dutton在1882年時取的名字,但他稱這現象為Great Unconformity也不是因為跳針了12億年這麼長,因為那時候的他依然不清楚這兩種岩石的年份。總之,大峽谷的這個Great Unconformity命名由來到現在還有爭議就是。

Great Unconformity的命名由來或爭議對大部分的人來說不重要,只要你有本事在峽谷邊望著這些岩石對旁人解釋什麼叫做Great Unconformity,我想是已經夠嚇人的了,即使這是你唯一懂的地質知識。

IMG_7951 Lipan Point and the Great Unconformity
Figure 8-1.13: Lipan Point有兩個不同的角度可以看到Colorado River,有留意的話會發現兩邊Colorado River旁的岩石不同。

IMG_3717 Grand Canyon Supergroup from Lipan Point
Figure 8-1.14: 這是Figure 8-1.13右側Colorado River做S形轉彎河段的特寫,河邊紅色且傾斜的岩石屬於Supergroup。

IMG_3992 Colorado River from Lipan Point, Grand Canyon National Park
Figure 8-1.15: 這是Figure 8-1.13左側Colorado River的特寫,河邊的黑色岩石屬於Vishnu Basement Rocks。

IMG_7382 Hopi Point, Grand Canyon National Park
Figure 8-1.16: Hopi Point這個角度Colorado River河岸上的Vishnu Basement Rocks直接接觸Tapeats Sandstone而形成Great Unconformity,不過朝另一個方向會看到一小部分的Supergroup。

如果你對Great Unconformity以及這些岩石還算有興趣,Desert View Drive上的Lipan Point是個有趣的地方。這眺望點有兩個方向可以看到Colorado River,朝北是一個S形的轉彎,你會發現河邊的岩石是紅色的Supergroup,而朝西看到的河岸是黑色的Vishnu Basement Rocks。

Lipan Point大約是Colorado River從切割Supergroup換成Vishnu Basement Rocks的地方,在公園從這地方往西的Colorado River河岸都是Vishnu Basement Rocks,而Hermit Road上看得到這條河的眺望點大都伴隨Great Unconformity;Lipan Point往東的Colorado River河岸都是Supergroup,也因此看不到Great Unconformity。

不少人覺得在South Rim所有眺望點看到的大峽谷很類似而缺乏變化,上面寫的這些東西如果還沒讓你睡著的話,也許你會開始覺得不太一樣。

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