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  大峽谷最深處約1900米。從李氏渡口(Lee's Ferry)至漢斯險灘(Hance Rapid),峽谷平緩傾斜,岩層顯露無遺。從谷底至頂部沿壁露出從前寒武紀到新生代各期的系列巖系,水平層次清晰,岩層色調各異,並含有各地質時期代表性的生物化石。峽谷終止於格蘭德瓦什崖(Grand Wash Fault)。  在由板塊活動引起的造山運動以及地殼隆起的共同作用下,沉積岩被抬高上千英尺,從而形成了科羅拉多高原。海拔的升高也導致了科羅拉多河流域降雨量的增加,但並未足以改變大峽谷地區半乾旱的氣候。隨後的山體滑坡及其它塊體移動又造成了向源侵蝕與河流襲奪,種種的這些都傾向於加深、擴充套件乾旱環境中的峽谷。  地殼隆起並不均勻,這就導致大峽谷的北岸比南岸高出三百多米,並且科羅拉多河與南岸更靠近些。北岸高地降水量相對較高,其幾乎所有徑流都流向大峽谷中;而南岸高地的徑流則順著地勢向著背離峽谷的方向流去。這就加劇了峽谷的侵蝕,使科羅拉多河北岸的峽谷及其分支更快地拓寬。  由於海拔差異,峽谷北岸的氣溫相對低於南岸。冬季,該地區常有大量降雪。從北岸觀望,峽谷的擴張較為明顯。  大峽谷的邊緣是一片森林,越往峽谷中走溫度就越高,到峽谷底端則近似荒漠地帶,因此大峽谷中包含了從森林到荒漠的一系列生態環境。國家公園內的植物多達1500種以上、並有355種雀鳥、89種哺乳類動物、47種爬蟲動物、9種兩棲類動物、17種魚類生活其中。第26任美國總統西奧多·羅斯福也是大峽谷的眾多熱愛者之一,他多次在此獵捕美洲獅或是欣賞風景。

  大峽谷之所以如此之深、其岩層(大部分在海平面以下形成)如此高聳,可能要歸功於大約6500萬年以前科羅拉多高原將近1500至3000米的抬高。這一抬高使科羅拉多河及其支流的傾斜度大大增加,從而加快了其流速、增強了其下切岩石的能力。  科羅拉多河盆地(大峽谷是它的一部分)已有4000萬年曆史,但大峽谷本身的歷史或許還不到600萬年(大部分侵蝕是在最近200萬年內才發生的)。所有這些侵蝕的結果就是——造就了地球上最完全的地質寶庫之一。  在冰河時期,相對較潮溼的氣候使古科羅拉多河水系的總水量有所增加,從而加快了其下切河道的速度。  530萬年前,加利福尼亞灣(Gulf of California)被開啟,使得古科羅拉多河河床位置降低。這一變化直接導致下切侵蝕比例的增加。從那時起至120萬年前,古科羅拉多河下切到了與現在相差無幾的深度。如今呈階梯狀的巖壁是由差別侵蝕造成的。  100萬年前,該地區的火山活動(大多數在峽谷的西部區域附近)產生了大量火山灰與熔岩(甚至曾將河道完全阻塞),隨後沉積形成火山岩——這是峽谷中的最為年輕的岩石。

  

  公元1540年9月,西班牙征服者弗朗西斯科·瓦斯科·德·科洛納多下令尋找傳說中的“希波拉七城市”(Seven Cities of Cibola)。於是,船長加西亞·洛佩茲·德·卡迪納斯帶著一小隊西班牙士兵和幾位霍皮族嚮導,到達了位於沙漠觀景點(Desert View)與莫連峰(Moran Point)之間的大峽谷南岸地區。士兵帕布羅·德·梅格羅薩(Pablo de Melgrossa)、胡安·加勒拉斯(Juan Galeras)與另一個士兵向谷底走了大約三分之一的路程,但因缺水而不得不返回。當時的霍皮族嚮導應該是知道前往谷底的捷徑的,所以一般認為他們很可能不願意帶西班牙人去。此後的兩百多年間,再也沒有其他歐洲人拜訪過大峽谷了。  直至1776年,才又有兩位西班牙牧師再度來到大峽谷——弗朗西斯科·阿達納修·多明戈(Francisco Atanasio Dominguez)神父與西爾維斯特·維勒茲·德·埃斯卡蘭特(Silvestre Velez de Escalante)神父。他們當時正率一小組西班牙士兵在猶他州南部搜尋連線聖達菲與加利福尼亞的捷徑,途經從格倫峽谷至大理石峽谷的大峽谷北岸。

  1826年,詹姆斯·俄亥俄·帕提(James Ohio Pattie)帶領著一隊美國獵人與當地人前往該地,但罕有檔案記載此事。帕提可能是自西班牙牧師之後再度拜訪大峽谷的第一個歐洲人。  19世紀中葉,一個摩門教傳教士雅各·漢布林(Jacob Hamblin)被其教會派往大峽谷地區探尋橫渡科羅拉多河的合適地點。他與當地土著人及白人定居者相處和睦,於是在1858年發現了李氏渡口及皮爾斯渡口(Pierce Ferry,後由哈里森·皮爾斯(Harrison Pierce)經營並命名)——這是大峽谷沿岸僅有的兩個可作為渡口的地點。  1857年,美國陸軍部派遣了一支由陸軍中尉約瑟夫·艾夫斯(Joseph Ives)領導的探險隊前往大峽谷,評估從加利福尼亞灣逆流而上的可行性。經歷了兩個月560公里的艱難航行,艾夫斯一行最終乘坐“探險家號”汽船抵達了黑峽谷(Black Canyon)。之後“探險家號”撞上了岩石,因而被遺棄。艾夫斯又帶領他的隊伍向東進發,成為了第一批進入鑽石溪(Diamond Creek)流域並沿大峽谷南岸東行的歐洲人。

  聯邦政府的國家公園管理者們面臨著許多挑戰,其中包括:新近引入的高度瀕危物種——加利福尼亞禿鷲、空中飛越大峽谷這一旅遊專案的噪音級別、與公園周邊保留土著部落的水源所有權爭端、森林大火的防範與應對,等等。大峽谷國家公園目前的主管是喬·阿爾斯頓先生(Joe Alston),他先前是格倫峽谷旅遊區的主管。(格倫峽谷在大峽谷東北部,位於亞利桑那州與猶他州的邊界上。)

  1956年,大峽谷地區發生了一起當時美國商業飛行史上最嚴重的空難。6月30日早晨,一架美國環球航空公司(TWA)的“洛克希德超級星座”(Lockheed Super Constellation)客機與一架美國聯合航空公司的“道格拉斯DC-7”(Douglas DC-7)客機在相差不到3分鐘的時間裡先後從洛杉磯國際機場(Los Angeles International Airport)起飛向東部飛行。大約90分鐘後,兩架客機在位於監控區外的大峽谷上空相撞,殘骸均落在峽谷東部地區,靠近科羅拉多河與小科羅拉多河的匯流處。在事故中喪生的乘客達128人,兩架飛機的機組人員全部遇難。

  除了峽谷南岸(平均海拔超過2134米)的休閒觀光遊外,皮筏漂流與徒步旅行也尤其受歡迎。而徒步旅行、騎騾旅行與沿河而下的皮筏漂流皆可到達谷底。然而,考慮到行程距離、技術要求以及由谷底高溫引起的中暑危險,官方極為不贊成一天內上下往返。即使是沿岸的徒步旅行也必須十分謹慎,相隔不遠便設有一塊警示牌。  天空步道(Skywalk)距谷底1200米, 約為世界第八高樓臺北101的2倍餘。 入場費25美元, 為安全起見, 每次只准120人進入。在2007年3月20日啟用,由美國太空人艾德林主持開幕。
大峽谷(英語:Grand Canyon,霍皮語: Ongtupqa,)位於美國亞利桑那州西北部,是科羅拉多河經過數百萬年以上的沖蝕而形成,色彩斑斕,峭壁險峻。1979年大峽谷被列入世界遺產。在許多非權威版本的世界七大自然奇觀列表上都有大峽谷的名字。目前由美國大峽谷國家公園管理。