мини|300п|алт=Широк кањон са изложеним црвеним и жућкастим стенама|Велики кањон са тачке Навахо у Националном парку Велики кањон. Река Колорадо је десно, а Северни обод је видљив у даљини. Поглед приказује скоро сваки седиментни слој описан у овом чланку.
Геологија области Великог кањона обухвата један од најпотпунијих и најпроучаванијих низова стена на Земљи. Скоро 40 главних слојева седиментних стена изложених у Великом кањону и у области Националног парка Велики кањон варирају у старости од око 200 милиона до скоро 2 милијарде година. Већина је наталожена у топлим, плитким морима и близу древних, давно несталих морских обала у западној Северној Америци. Заступљени су и морски и копнени седименти, укључујући литификоване пешчане дине из изумрле пустиње. У геолошком запису Великог кањона пронађено је најмање 14 познатих дискорданција.
мини|upright=1.25|Слика 1. Геолошки пресек Великог кањона.Karlstrom, K., Crossey, L., Mathis, A., and Bowman, C., 2021. Telling time at Grand Canyon National Park: 2020 update. Natural Resource Report NPS/GRCA/NRR—2021/2246. National Park Service, Fort Collins, Colorado. 36 pp. Издизање региона започело је пре око 75 милиона година током ларамијске орогенезе; догађаја стварања планина који је у великој мери одговоран за стварање Стеновитих планина на истоку. Укупно, Висораван Колорадо је издигнута за процењених 3 km. Суседна провинција Бејсин и Рејнџ на западу почела је да се формира пре око 18 милиона година као резултат истезања земљине коре. Дренажни систем који је текао кроз оно што је данас источни Велики кањон уливао се у сада нижу провинцију Бејсин и Рејнџ. Отварање Калифорнијског залива пре око 6 милиона година омогућило је великој реци да просече свој пут североисточно од залива. Нова река је преузела старију дренажу и формирала прастару реку Колорадо, која је заузврат почела да формира Велики кањон.
Влажније климе које су донела ледена доба почевши од пре 2 милиона година знатно су повећале ерозију Великог кањона, који је пре 1,2 милиона година био скоро једнако дубок као данас. Вулканска активност је депоновала лаву преко ове области од пре 1,8 милиона до 500.000 година. Најмање 13 наноса лаве блокирало је реку Колорадо, формирајући језера која су била дубока и до 600 метара. Крај последњег леденог доба и потоња људска активност знатно су смањили способност реке Колорадо да удубљује кањон. Бране су посебно пореметиле обрасце транспорта и таложења седимента. Контролисане поплаве из бране Глен Кањон узводно су спровођене како би се видело да ли имају рестауративни ефекат. Земљотреси и ерозивни догађаји масовног кретања и даље утичу на регион.
Вишну стене подлоге мини|лево|алт=Сиво и црвенкасто стеновито лице са грубом површином поред реке.|Вишну стене подлоге су наталожене као вулканске стене и седименти, али су касније метаморфисане и интрудоване магматским стенама. Пре око 2,5 и 1,8 милијарди година у прекамбријуму, песак, блато, глина и вулкански пепео су наталожени у морском басену поред орогеног појаса. Од пре 1,8 до 1,6 милијарди година најмање два острвска лука сударила су се са прото-северноамеричким континентом. Овај процес тектонике плоча компримовао је и припојио морске седименте у басену на копно и издигао их из мора. Касније су ове стене биле закопане 19 km испод површине и под притиском претворене у метаморфне стене. Резултујућа Метаморфна свита Гранитне клисуре, која је део Вишну стена подлоге, састоји се од метаседиментног Вишну шкриљца и метавулканских Брама и Рама шкриљаца који су формирани пре 1,75 до 1,73 милијарде година. Ово је отпорна стена која је сада изложена на дну кањона у Унутрашњој клисури.
Како су се вулканска острва сударала са копном пре око 1,7 милијарди година, масе магме су се уздигле из зоне субдукције и продрле у Метаморфну свиту Гранитне клисуре. Ови плутони су се полако хладили формирајући Зороастер гранит; део којег ће касније бити метаморфисан у гнајс. Ова стена се може видети као светле траке у тамнијем Вишну шкриљцу прошараном гранатом (види 1b на слици 1). Интрузија гранита догодила се у три фазе: две током почетног периода Вишну метаморфизма, и трећа пре око 1,4 милијарде година. Трећа фаза била је праћена великим раседањем, посебно дуж раседа север-југ, што је довело до делимичног рифтовања континента. Судар је проширио континент од границе Вајоминга и Колорада до Мексика и скоро удвостручио дебљину коре у региону Великог кањона. Део овог задебљања створио је 8 до 10 km високе прастаре Планине Мазацал.
Накнадна ерозија која је трајала 300 милиона година однела је већину изложених седимената и планина. Ово је смањило веома високе планине на мала брда висока неколико десетина до стотина метара. Геолог Џон Весли Пауел назвао је ову велику празнину у геолошком запису, која се такође виђа и у другим деловима света, Велика дискорданција. Други седименти су можда били додати, али ако су икада постојали, потпуно су уклоњени ерозијом. Такве празнине у геолошком запису геолози називају дискорданцијама. Велика дискорданција је један од најбољих примера изложене неусаглашености, што је тип дискорданције која има слојевите стенске јединице изнад магматских или метаморфних стена.
Супергрупа Великог кањона
У касном прекамбријуму, истезање велике тектонске плоче или мањих плоча које су се удаљавале од Лаурентије стањило је њену континенталну кору, формирајући велике рифтне басене који на крају нису успели да поделе континент. На крају, овај потопљени регион Лаурентије био је поплављен плитким морем које се протезало од најмање данашњег Горњег језера до Националног парка Глејшер у Монтани па све до Великог кањона и планина Јуинта. Резултујућа Супергрупа Великог кањона седиментних јединица састоји се од девет различитих геолошких формација које су наталожене од пре 1,2 милијарде до 740 милиона година у овом мору. Добра излагања ове супергрупе могу се видети у источном Великом кањону у Унутрашњој клисури и са Десерт Вјуа, Липан Поинта и Моран Поинта.
алт=Слојевита тамносмеђа стена у степенастом узорку на ивицама изнад реке у кањону са изложеним црвенкастим и жућкастим стенама|мини|лево|Карденас базалт је положен на врх остатка Супергрупе Великог кањона Најстарији део супергрупе је Група Ункар. Акумулирала се у различитим флувијалним, делтним, плимским, приморским и морским срединама. Прва формација која је наталожена у групи Ункар била је Формација Бас. Речни шљунак се у почетку акумулирао у плитким речним долинама. Касније се литификовао у базни конгломерат који је познат као члан Хотаута формације Бас. Формација Бас је депонована у плитком мору близу обале као мешавина кречњака, пешчара и шкриљца. Дијагенеза је касније променила већину кречњака у доломит. Дебела је од 37 до 100 метара и сивкасте је боје. Са просечном старошћу од 1250 милиона година, ово је најстарији слој изложен у Великом кањону који садржи фосиле — строматолите. Хакатаи шкриљац је направљен од танких слојева глинаца, пешчара и шкриљаца насталих у маргиналном морском окружењу који су заједно дебели од 135 до 300 метара. Ова формација указује на краткотрајну регресију (повлачење) морске обале у тој области која је оставила блатне равнице. Данас је веома јарке наранџасто-црвене боје и даје Црвеном кањону његово име. Шинумо кварцит је отпорни морски седиментни кварцит који је еродиран да би формирао монадноке који су касније постали острва у камбријуму. Та острва су издржала деловање таласа довољно дуго да буду поново закопана другим седиментима у периоду камбријума. Формација Докс је дебела преко 900 метара и направљена је од пешчара са неким међуслојевима шкриљаца и глине који су депоновани у флувијалним и плимским срединама. Таласни знаци и друге карактеристике указују на то да је била близу обале. Изданци ове црвене до наранџасте формације могу се видети у источним деловима кањона. Фосили строматолита и алги налазе се у овом слоју. Са старошћу од 1070 ± 70 милиона година, Карденас базалт је најмлађа формација у групи Ункар. Направљен је од слојева тамносмеђих базалтних стена које су текле као лава дебљине до 300 метара.
Формација Нанковип је стара око 1050 милиона година и није део групе. Ова стенска јединица је направљена од крупнозрног пешчара и депонована је у плитком мору на врху еродиране површине Карденас базалта. Нанковип је изложен само у источном делу кањона. Празнина у геолошком запису, дискорданција, следи након Нанковипа.
Све формације у групи Чуар депоноване су у обалним и плитким морским срединама пре око 1000 до 700 милиона година. Формација Галерос је углавном зеленкаста формација састављена од међуслојева пешчара, кречњака и шкриљца. Фосилизовани строматолити налазе се у Галеросу. Формација Квагунт се састоји од црног шкриљца и црвеног до љубичастог глинца са нешто кречњака. Изоловани џепови црвенкастог пешчара такође се налазе око Карбон Бјута. Строматолити се налазе и у овом слоју.
Пре око 800 милиона година супергрупа је нагнута за 15° и блок раседана у орогенези Великог кањона. Неке од блок јединица су се помериле надоле, а друге нагоре, док је кретање раседа створило раседне планинске венце правца север-југ. Дошло је до око 100 милиона година ерозије која је однела већину групе Чуар заједно са делом групе Ункар (излажући Шинумо кварцит као што је претходно објашњено). Планински венци су смањени на брда, а на неким местима је свих 3.700 метара супергрупе потпуно уклоњено, излажући стене подлоге испод. Све стене које су биле депоноване на врху Супергрупе Великог кањона у прекамбријуму су потпуно уклоњене. Ово је створило велику дискорданцију која представља 460 милиона година изгубљене геолошке историје у овој области.
Група Тонто upright|мини|алт=Ивица направљена од шљунковите стене са лишајевима.|Формација Сикстимајл је базна јединица, тамо где је присутна, групе Тонто Током палеозоика, западни део онога што ће постати Северна Америка био је близу екватора и на пасивној маргини. Камбријумска експлозија живота одиграла се током око 15 милиона година у овом делу света. Клима је била топла, а бескичмењаци, попут трилобита, били су бројни. Океан је почео да се враћа у област Великог кањона са запада пре око 550 милиона година. Како се његова обала померала на исток, речни профили су расли и флувијални седименти су се акумулирали унутар тектонских басена и обалних равница, прво као Формација Сикстимајл, пешчар жућкасте боје са неким малим слојевима шкриљца. Каснији пораст нивоа мора резултирао је локалном акумулацијом седимената у палеодолинама као базе Тапитс пешчара. Како је ниво мора растао, океан је поплавио обалну равницу узрокујући истовремено таложење Тапитс пешчара, Брајт Ејнџел шкриљца, Муав кречњака и Френчман Маунтин доломита. Коначно, Френчман Маунтин доломит се акумулирао испод плитких мора.Karlstrom, K.E., Mohr, M.T., Schmitz, M.D., Sundberg, F.A., Rowland, S.M., Blakey, R., Foster, J.R., Crossey, L.J., Dehler, C.M. and Hagadorn, J.W., 2020. Redefining the Tonto Group of Grand Canyon and recalibrating the Cambrian time scale. Geology, 48(5), pp. 425–430.Connors, T.B., Tweet, J.S., and Santucci, V.L., 2020. Stratigraphy of Grand Canyon National Park. In: Santucci, V.L., Tweet, J.S., ed., pp. 54–74, Grand Canyon National Park: Centennial Paleontological Resource Inventory (Non-sensitive Version) . Natural Resource Report NPS/GRCA/NRR—2020/2103. National Park Service, Fort Collins, Colorado, 603 pp.
мини|лево|алт=Широки кањон са стрмим жућкастим зидовима. Река унутар долине је испод широке благо нагнуте површине.|Група Тонто се најлакше види као широка Тонто платформа одмах изнад реке Колорадо