גרם המדרגות הגדול

גרם המדרגות הגדול (באנגלית: Grand Staircase) מתייחס לרצף כביר של שכבות של סלעי משקע המשתרע דרומית לפארק הלאומי ברייס קניון דרך הפארק הלאומי ציון ולתוך הגרנד קניון. בשנות ה-70 של המאה ה-19 המשיל הגאולוג קלרנס דטון אזור זה לגרם מדרגות עצום העולה מתחתית הערוץ של הגרנד קניון צפונה כאשר הצוק בקצה כל שכבה יוצר מדרגה ענקית. דטון חילק עוגת שכבות זו של ההיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ לחמש מדרגות החל מהסלעים הצעירים ביותר (כלומר השכבה הגבוהה ביותר):

הצוקים הוורודים (Pink Cliffs)
הצוקים האפורים (Grey Cliffs)
הצוקים הלבנים (White Cliffs)
צוקי השני (Vermilion Cliffs)
צוקי השוקולד (Chocolate Cliffs)

מאז ביצועו גאולוגים מודרניים חלוקות נוספות של המדרגות של דטון לתצורות סלע פרטניות.

תיאור וחלוקה לתצורות

האזור המכונה גרם המדרגות הגדול מתחלק שווה בשווה בין המדינות אריזונה ויוטה. הגבול הדרומי הוא הגרנד קניון בצפון אריזונה והגבול הצפוני הוא רמת פאונסאגנט (Paunsaugunt Plateau) בדרום יוטה. את הגבול המזרחי מהווה רכס כרבולת התרנגול (Cockscomb), ואת הגבול המערבי צוקי הוריקן (Hurricane Cliffs) במערכת הקניונים של קולוב (Kolob Canyons).

להלן התצורות בגרם המעלות הגדול, החל בשכבה העליונה (הצעירה ביותר) כלפי מטה:^[1]

תצורת קלארון (Claron Formation)
תצורת קייפרוביץ (Kaiparowits Formation)
תצורת ואהוויפ (Wahweap Formation)
תצורת סטרייט קליפס (Straight Cliffs Formation)
פצלים טרופיים
אבן חול דקוטה (Dakota Sandstone)
אבן חול אנטרדה (Entrada Sandstone)
תצורת כרמל (Carmel Formation)
תצורת טמפל קייפ (Temple Cap Formation)
תצורת נאוואחו (Navajo Formation)
תצורת קיינטה (Kayenta Formation)
תצורת מואנאווה (Moenave Formation)

תצורת צ'ינלה
תצורת מואנקופי
אבן גיר קאיבאב
תצורת טורוויפ
אבן חול קוקונינו
תצורת הרמיט
חבורת סופאי (Supai Group)
תצורת קניון סורפרייז (Surprise Canyon Formation)
אבן גיר רדוול (Redwall Limestone)
אבן גיר טמפל ביוט (Temple Butte Limestone)
אבן גיר מואב (Muav Limestone)
פצלי ברייט אנג'ל (Bright Angel Shale)
אבן חול טפיטס (Tapeats Sandstone)

גאולוגיה

גילן של יחידות סלעי המשקע העיקריות שנחשפו בגרנד קניון נע בין לפני 2 מיליארד שנים ל-200 מיליון שנים. סלעי משקע אלו הושקעו במי ים רדודים חמימים ובסביבות קרובות לחוף. קרוב ל-40 שכבות סלע שונות זוהו בגרנד קניון, אחד האזורים בעולם שבהם נחקר הטור הסטרטיגרפי בצורה היסודית ביותר. לפרטים ראו גאולוגיה של הגרנד קניון.

התצורה העתיקה ביותר שנחשפת בפארק הלאומי ציון היא גם התצורה הצעירה ביותר שנחשפת בגרנד קניון: אבן גיר קאיבאב בת בערך 240 מיליון שנים. אזור ברייס קניון שמצפון מזרח ממשיך מהנקודה בה מפסיק אזור ציון ובו הסלעים הנחשפים הם מהקנוזואיקון וצעירים בכ-100 מיליון שנים. למעשה, התצורה הצעירה ביותר שנחשפת באזור ציון היא התצורה העתיקה ביותר בברייס קניון – אבן חול דקוטה. עם זאת ישנן יחידות סלע המשותפות לכל השלושה, היוצרות רצף-על של תצורות שהגאלוגים מכנים גרם המדרגות הגדול. התצורות שבברייס קניון הן יחידות הסלע הידועות הצעירות ביותר בגרם המדרגות הגדול. יחידות סלע צעירות עוד יותר, אם הן היו קיימות אי פעם, הוסרו בסחיפה.

החל בשלישון מלפני 66 מיליון שנים עברו שכבות אלו התרוממות בין 1,500 ל-3,000 מטרים וקימוט כחלק מהאורוגנזה הלרמידית שהגבירה את היכולת של נהר הקולורדו ויובליו לחצוב את ערוציהם וליצור בכך את הרמות השונות של אזור רמת קולורדו. הקניונים העיקריים של אזור זה החלו להיווצר לפני בין שישה לחמישה מיליון שנים כאשר מפרץ קליפורניה נפתח ובכך הנמיך את בסיס הסחיפה (הנקודה הנמוכה ביותר) של הנהר.

רצף המתלולים והמישורים נובע מהשוני בקשיות של שכבות הסלע. הסחיפה של סלעים קשים, דוגמת אבן חול או אבן גיר איטית מאוד בהשוואה לסלעים רכים יותר דוגמת חוואר או אבן טין. מסיבה זו נוצרו הרמות כאשר שכבות הסלעים הרכים הוסרו מעל לשכבות הסלעים הקשים. הצוקים התלולים הם תוצאה של סחיפה מהירה שבה השכבות הרכות נסחפות והשכבות הקשות מעליהם מתמוטטות שוב ושוב.

פלאונטולוגיה

בשנות ה-80 של המאה ה-19 נחפרו שלדי דינוזאורים גדולים מדרום יוטה באזורים מצפון לגרם המדרגות הגדול. בעקבות גילויים אלו היה עניין מועט בחקירות נוספות. בשלהי המאה ה-20 ובתחילת המאה ה-21 התחדש העניין בחקירות השכבות של גרם המדרגות הגדול, בייחוד לאחר ההבנה שיש סיכוי גבוה שחשיפה ואיסוף של מאובנים חדשים בשכבות שקודם לכן טרם נחקרו, חושפים את שרידיהם של מינים שטרם נתגלו עד כה – עניין בעל חשיבות ניכרת לפלאואונטולוגים צעירים המנסים להתקדם במקצועם.

שלד (חלקי) מאובן של הדרוזאורוס צעיר
מוצג במונומנט הלאומי גרנדסטיירקייס-אסקלנטה
הקשה על התמונה תציג הסבר באנגלית של המוצג.

דרום יוטה ממשיכה לתגמל את החוקרים בשל היותה מיקום אופטימלי לחשיפת מאובנים בפני הקרקע בשל תנאי האקלים. במקומות דרומיים יותר, באריזונה, האקלים כל כך יבש שהסחיפה היא איטית יחסית. צפונה יותר האקלימים הגשומים יותר מאפשרים צמיחת יערות שהורסים את המאובנים בפעולות השורשים והחיידקים שבקרקע. לעומת זאת בדרום יוטה מתרחשות לעיתים קרובות סופות גשם חזקות מספיק הגורמות לאירועים קצרים של סחיפה מהירה, ובעקבותיה חשיפה של שרידי מאובנים, אבל ממוצע המשקעים השנתי עדיין אינו מאפשר צמחייה הרסנית בעלת שורשים עמוקים.