大峽谷是美國西南部亞利桑那州境內，由科羅拉多河沖刷而成的一道深邃蜿蜒的峽谷。沿著流經峽谷的河流測量，全長約450公里；兩側谷緣間最寬處達29公里，平均深度約1.6公里。

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美國國家公園管理局把峽谷長度定為447公里，換算成河英里則是278英里。河英里是沿科羅拉多河本身測量的距離，從里斯渡口的0英里處開始起算，這個慣例源自1923年的伯德賽考察隊。由於河流蜿蜒曲折，峽谷的實際長度比兩端之間的直線距離更長。

美國地質調查局把里斯渡口下游的前100公里另外歸類為大理石峽谷，並將大峽谷本身的範圍定義為從小科羅拉多河河口到大瓦許崖，大約在河英里277處。

峽谷的寬度差異很大。在大理石峽谷段，谷寬僅約180公尺；兩側谷緣間的平均距離為16公里，最寬處則達29公里。

南緣平均海拔約2100公尺，北緣約2400公尺。國家公園管理局估計，峽谷谷壁之間的空間，也就是峽谷的體積，約為4.17兆立方公尺。

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峽谷谷壁的岩石，年代遠比峽谷本身古老。內峽谷底部最古老的岩層，年齡約18億年；即使是谷緣年代最年輕的凱巴布層，也已經有約2.7億年的歷史。

大約7000萬到3000萬年前，構成地殼的板塊運動抬升了整個地區，形成地勢高聳而相對平坦的科羅拉多高原。之後，大約500萬到600萬年前，科羅拉多河開始向下切割這片高原。支流的侵蝕作用使峽谷變寬，直到今天，同樣的力量仍在緩慢加深、加寬峽谷。

科羅拉多河從科羅拉多州的洛磯山脈一路流向加利福尼亞灣，全長約2330公里。在公園範圍內，河寬平均約90公尺，深約12公尺，平均每流動1公里，落差約1.3公尺。

大峽谷國家公園保護著這座峽谷，占地4931平方公里。園內有450種鳥類、91種哺乳類動物棲息，還擁有將近350處重要化石遺址。

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