Результатом всей этой эрозии является одна из самых полных геологических колонн (слоев горных пород) на планете. В Гранд-Каньоне и на территории Национального парка Гранд-Каньон обнаружено около 40 основных слоев осадочных пород. Их возраст варьируется от 200 миллионов до почти 2 миллиардов лет.
Большинство из них было отложено в теплых, мелководных морях, вблизи древних, давно исчезнувших морских берегов на западе Северной Америки. Представлены как морские, так и наземные отложения, включая окаменелые песчаные дюны из древней пустыни. В геологической летописи известно по крайней мере 14 несоответствий, обнаруженных в районе Гранд-Каньона.
Возраст основных горных пород в Большом Каньоне варьируется от почти 2 миллиардов лет Вишну-шиста на дне Внутреннего ущелья до известняка Кайбаб возрастом 230 миллионов лет на краю.
Как показано на диаграмме, между пластом, возраст которого составляет около 500 миллионов лет (синий цвет), и нижним уровнем, возраст которого в верхней части составляет около 1,5 миллиарда лет (зеленый цвет), существует разрыв примерно в один миллиард лет. Это большое несоответствие указывает на период эрозии между двумя периодами осаждения.
Многие формации были отложены в теплых мелководных морях, в прибрежной среде (например, на пляжах) и в болотах. Морской берег неоднократно продвигался и отступал над краем прото-Северной Америки.
Большая глубина Гранд-Каньона и особенно высота его пластов (большая часть которых сформировалась ниже уровня моря) была вызвана поднятием плато Колорадо на высоту от 5000 до 10000 футов (1500-3000 м). Это началось около 65 миллионов лет назад во время Ларамидского периода орогении (горного строительства). Это поднятие увеличило крутизну реки Колорадо и ее притоков, что повысило их скорость и способность прорезать горные породы.
Погодные условия во время ледникового периода также увеличили количество воды в дренажной системе реки Колорадо. В ответ на это предки реки Колорадо стали прокладывать свое русло быстрее и глубже.
Базовый уровень и русло реки Колорадо (или ее исконного эквивалента) изменились 5,3 миллиона лет назад, когда Калифорнийский залив открылся и понизил базовый уровень реки (ее самую низкую точку). Это увеличило скорость эрозии и 1,2 миллиона лет назад почти вся нынешняя глубина Гранд-Каньона была уменьшена. Ступенчатый вид скал был вызван их различным сопротивлением потоку воды.
Между тремя миллионами и 100 000 лет назад вулканическая активность распространила пепел (туф) и лаву по этой территории и временами полностью перекрывала реку. Эти вулканические породы являются самыми молодыми в каньоне.
