- Altitud: el río Colorado corre hasta a 2210 m bajo el borde o ribera sur;
- El borde norte alcanza 2422 m de altura, esa diferencia respecto al sur le hace más frío;
- Ancho: la distancia entre las riberas o bordes norte y sur oscila entre los 16 y 29 km, según el punto desde del que se mida;
- Altura máxima de garganta: 1470 m;
- Entre la entrada este y la salida oeste el Gran Cañón dentro del parque nacional hay alrededor de 350 km y unos 446 lineales en total.
El Cañón fue creado por el río Colorado, cuyo cauce socavó el terreno durante millones de años. Tiene unos 446 km de longitud, cuenta con cordilleras de entre 6 y 29 km de anchura y alcanza profundidades de más de 1600 m. Cerca de 2000 millones de años de la historia de la Tierra han quedado expuestos mientras el río Colorado y sus tributarios o afluentes cortaban capa tras capa de sedimento al mismo tiempo que la meseta del Colorado se elevaba.
La mayor parte de las rocas sedimentarias que se pueden observar en el Gran Cañón van desde los 2000 millones de años de antigüedad de los esquistos situados en el fondo del Inner Gorge hasta los 230 millones de años de las viejas piedras calizas de 'lucass'. La mayor parte de los estratos fueron depositados en los mares cálidos poco profundos en la zona cercana a la costa y en los pantanos costeros que formaba el mar en los repetidos avances y retiradas de la costa. La mayor excepción es la piedra areniscade Coconino que fue depositada del mismo modo que las dunas en el desierto.
La gran profundidad del Gran Cañón y especialmente la altura de sus estratos (muchos de los cuales se formaron debajo del nivel del mar) se puede atribuir a los 1500-3000 m de elevación de la meseta del Colorado, elevación que comenzó a producirse hace cerca de 65 millones de años; esta elevación se produjo en diferentes etapas más que en un proceso continuo. El proceso de elevación aumentó el gradiente de la corriente del río Colorado y sus tributarios, aumentando así su velocidad y su capacidad para atravesar la roca.
El área de drenaje del río Colorado (del cual forma parte el Cañón del Colorado) se formó hace 40 millones de años, mientras que el Gran Cañón tiene probablemente menos de seis millones de años de antigüedad (teniendo lugar la mayor parte del proceso erosivoen los últimos dos millones de años). El resultado de esta erosión son unas de las más completas columnas geológicas del planeta. El río sigue en la actualidad erosionando activamente su cauce, sacando a la luz rocas cada vez más antiguas.
Las condiciones climatológicas de mayor humedad que se dieron durante las glaciaciones incrementaron la cantidad de agua recogida por el área de drenaje del río Colorado. La consecuencia fue que el río aumentó la velocidad y profundidad de su proceso erosivo durante estas épocas.
Hace 5,3 millones de años el nivel base (punto más bajo del río) y el curso del río Colorado (o su ancestro geológico) cambiaron cuando se abrió el golfo de California y descendió el nivel base del río. Esto incrementó la velocidad de erosión de tal forma que casi la totalidad de la actual profundidad del Gran Cañón se alcanzó hace 1,2 millones de años. Las paredes colgantes del cañón fueron creadas por la erosión diferencial.
Hace un millón de años la actividad volcánica, principalmente cerca del área oeste del Cañón, depositó ceniza volcánica y lava sobre el área, materiales que incluso llegaron a producir presas naturales sobre el Colorado. Éstas son las rocas más jóvenes del parque.
Con el actual gradiente de corriente, el río Colorado podría profundizar de 370 a 600 metros más en la roca antes de alcanzar el nivel base.
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