今年春天去了次位于美国亚利桑那州北部的大峡谷，这次爬到谷底了！从最上层2.7亿年前二叠纪的凯巴布层(Kaibab Formation)开始，一直到最底下17亿年前元古宙时期的毗湿奴片岩(Vishnu Schist)，我们按时间倒序摸了个遍。
我们下谷底的前一天，是从大峡谷国家公园南沿的东入口进来的，首先路过景致一流的沙漠瞭望塔(Desert View Watchtower)。这里是峡谷顶端少数能直接看到谷底的科罗拉多河的地方。
沿着大峡谷南沿的公路往西开，会有好几个不同的观景点。而当我们到达大峡谷景区的中心地带(“大峡谷村”)刚好是日落时分。
大峡谷有着丰富的地层结构，其地质序列大致分九层，除了最底下的基岩为片岩(变质岩的一种)，上面八层均是不同年代的沉积岩。
按形成时期排列，顶端四层为二叠纪(3-2.5亿年前)形成的，往下两层是石炭纪(3.6-3亿年前)，接下来有一些零散的泥盆纪时期(4.2-3.6亿年前)的石头，志留纪(4.4亿-4.2亿年前)空缺，奥陶纪(4.9-4.4亿年前)空缺，最深处的沉积岩形成于寒武纪(5.4-4.9亿年前)。前寒武纪时期的变质岩基岩的形成时间可追溯到17亿年前。
而寒武纪沉积岩与基岩之间的不连续面，跨越了12亿年，亦被称为”Great Unconformity”。
被称为“恐龙时代”的中生代是三叠纪才开启的，而大峡谷的石头最年轻的是二叠纪，所以可知，大峡谷里虽然有不少海洋生物和陆地生物的化石，但都是古生代的，是不会有恐龙化石的。
大峡谷之所以能形成，主要是由于白垩纪末期(恐龙灭绝的那段时间)的拉勒米造山运动，使得这一带地层抬升，再之后流水切割等侵蚀活动加剧，便有了如此深的峡谷。几百万年的侵蚀使得中生代的沉积岩基本被移除，而古生代及之前的石头在坚硬的凯巴布地层(现在大峡谷地区最顶层的地层)的保护下留存了下来。
而地貌上看，地层有明显“成坡地层”(slope-former)和“成崖地层”(cliff-former)的区别——质地偏软易受侵蚀的地层容易成坡，而坚硬的底层容易成崖。下文中我们会一一介绍。
二叠纪地层
第二天我们早上起来，带上水和一些补充能量的吃的，就从“光明天使小径”(Bright Angel Trail) 往谷底走。
假如再早点起，其实是有足够的时间从另外一条更陡峭的”南凯巴布小径”(South Kaibab Trail)下谷底，然后从”光明天使”这边上来的，做到不走回头路。但这次时间稍有不够，就只能沿“光明天使”原路上下了。
二叠纪时期这一带都是浅海，所以能有大量的沉积岩产生。而这四层各自都有不同的特征。
1.凯巴布层(Kaibab Formation)
作为大峡谷最顶端的一层，凯巴布层质地坚硬，保护住了在此以下的地层，而这之上的中生代地层则几乎完全没有留存。凯巴布地层是典型的成崖地层，成分以石灰岩为主，伴有白云岩和砂岩等多种沉积岩的混合，颜色偏浅，在大峡谷南北两侧均清晰可见，许多三角形的山体顶端”扣“上去的白色小帽子，就属于此层。
2.托罗威普层 (Toroweap Formation)
这层的成分十分混合且复杂，砂岩、页岩、石灰岩、石膏都有，不过总体质地偏软，容易被侵蚀，是最上层的成坡地层，能成土能长树。远看就是最顶端凯巴布层峭壁和下方最闪亮的厚厚一层白的科科尼诺砂岩之间盖了植被的斜坡地带，是比较容易辨认的。
这一段登山径的坡度也平缓了不少。
3.科科尼诺砂岩层 Coconino Sandstone
在登山径上看身旁的石壁，科科尼诺砂岩层十分壮观。其颜色浅，且垂直节理极度发育，峭壁几乎垂直，完全没有植被。近观崖壁，可见明显的交错层理(cross lamination)。
这一层浅黄色砂岩底部与下方另一层红色的页岩顶部的不连续面亦十分清晰。
4.赫米特页岩 Hermit Shale
此层页岩颜色深红，于二叠纪早期形成。其质地相对松软，且铁氧含量高，导致颜色深红，与地层序列中其他的二叠纪地层差别很大，十分容易辨认。不过不知道此处的氧化过程是沉积的阶段就有，还是之后成岩阶段才出现的呢？
页岩也属于易受侵蚀的岩石种类，故此层较少出现大段的悬崖，属于成坡地层。
石炭纪地层
由二叠纪的地层继续往下，我们便见到了来自更古老的石炭纪的地层。
5.苏派群 Supai Group
苏派群形成于石炭纪晚期，这里”群“的意思，是指这其中可再细分为不同的地层。但由于这一段植被丛生，石头直观看上去没有明显的统一特征，所以非专业人士会比较难分辨出。
与上一层的赫米特页岩相似，这层混合地层颜色偏红，且亦是成坡地层，故分界线并不明显，感觉是一个大土坡的连续。
苏派群地层产出的化石丰富，比如登山径旁边就有一块3亿多年前的脚印化石。
6.红墙石灰岩 Redwall Limestone
红墙石灰岩层大约形成于3.4亿年前的石炭纪早期。质地坚硬，抗侵蚀，石头中的铁氧成分高，故多成深红或褐色。此段是典型的成崖地层，悬崖峭壁多，十分壮观。
寒武纪地层
石炭纪的红墙石灰岩层往下，理论上是还有一层相对较薄、不规则、沉积于泥盆纪的”寺庙丘地层”(Temple Butte Formation)，但在下眼拙，并没能留意到。也有可能这条“光明天使登山径”经过的部分没有。
随后，地质序列跳过了志留纪和奥陶纪，直接来到寒武纪。这一段大概1.65亿年的缺失，有可能是根本没有沉积，但也有可能沉积之后被完全侵蚀掉了——考虑到陆地植物是在志留纪才出现的，所以志留纪以及之前的奥陶纪、寒武纪和前寒武纪时期的岩石剥离速率都是比较高的。
7 & 8. 寒武纪的穆阿夫石灰岩(Muav Limestone)，和光明天使页岩(Bright Angel Shale)
寒武纪年代的地层中，上方为穆阿夫石灰岩(Muav Limestone)，形成于5亿多年前，悬崖峭壁为主，在很多地段是石炭纪红墙石灰岩峭壁的延续。该层在峡谷不同的地段厚度并不一致。
而下方的”光明天使“页岩层为成坡地层，颜色较浅。由于接近谷底，所以水汽较为充足，植被覆盖不少。
基岩
到此，已是大峡谷的谷底。郁郁葱葱。而岩石的年龄也来到了寒武纪生物大爆发之前。
9.峡谷深处最古老的变质基岩: 17亿年前的”毗湿奴片岩” Vishnu Schist
由于谷底碎土多，植被茂密，所以其实我们并没有近距离看到哪里才是寒武纪页岩和元古宙片岩的这条跨越12亿年的不连续面，但好歹是跨过来了。远眺峡谷北沿，有时反而能看得更清这条传奇的不连续面。不过非常明显的是，谷底开始出现非沉积岩长相的石头了。
此处片岩质地坚硬，颜色以灰、浅灰为主。
稍事休息我们便回头往上走。走到顶上，天还是大亮。不错！
结语
爬下大峡谷是十分精彩的一段旅程，而且春天气候好，不冷不热的，十分宜人。需要注意的几点是：
- 回程上山段耗时一般是去程下山段的两倍，需要合理安排时间和体力；
- 旅游旺季期间，谷底的休息站有饮用水补充，所以不用背太多的水浪费体力；
- 登山径都是土路，但阶梯多，且大多有足够的宽度，并不危险；
- 国家公园的官方网站上的信息是强烈不建议当天来回，但其实腿脚健全的人当天来回是完全没问题的。
完结。撒花！