thumb|Le Waterpocket Fold est l'attrait principal de la région de Capitol Reef.
La géologie de la région de Capitol Reef se caractérise par des dépôts sédimentaires datant principalement du Mésozoïque. Les formations géologiques, qui se forment à la suite de ces dépôts, sont visibles au sein du parc national de Capitol Reef sur le plateau du Colorado dans l'État de l'Utah aux États-Unis.
Par endroits, les formations géologiques se superposent sur une épaisseur de près de et représentent près de 200 millions d'années de l'histoire géologique de cette région. Les roches datent du Permien (270 millions d'années) jusqu'au Crétacé (80 millions d'années)NPS, "Capitol Reef". Les roches indiquent que la région a connu différents phénomènes climatiques et géologiques qui ont eu pour conséquence l'apparition de rivières, de marais (formation de Chinle), de déserts (grès de Navajo) et de mer peu profonde (schiste de Mancos).
Les premiers sédiments se déposent ainsi durant le Permien lorsque la zone est recouverte par une mer peu profonde. Du sable se dépose (à l'origine du grès actuel) avant d'être suivi par des dépôts calcaires lorsque la mer devient plus profonde. La mer se retire ensuite durant le Trias. Des dépôts limoneux sont déposés par des cours d'eau. La zone est alors surélevée par des mouvements tectoniques et les roches sont mises au jour et érodées par les précipitations. Des conglomérats, du sable, de la poussière et des cendres volcaniques transportées par le vent se déposent ensuite. Au milieu du Trias, l'aridité s'accroit dans la zone et de nombreux dépôts de sables apparaissent. Par la suite, la mer recouvre à nouveau la zone plusieurs fois en laissant des dépôts d'évaporite à chaque retrait. Des bancs de sable, des vasières sont à la base de formations de grès et de schiste. La voie maritime intérieure de l'Ouest dépose à nouveau du sable et de schiste durant le Crétacé avant de se retirer totalement au début du Cénozoïque.
Il y a entre 70 et 50 millions d'années débute l'orogenèse laramienne, qui modifie le relief de la partie occidentale de l'Amérique du Nord en formant par exemple les montagnes Rocheuses plus à l'est de Capitol Reef. Ce phénomène est probablement à l'origine de la formation d'une faille qui donne sa forme à la zone de Waterpocket Fold. Plus tard, le plateau du Colorado s'élève également en mettant au jour les couches géologiques et en leur faisant subir une érosion depuis 15 à 20 millions d'années.
Des périodes de glaciation durant le Pléistocène accroissent les précipitations et par conséquent l'érosion ce qui fait que les roches les plus récentes (au sommet des couches) ont été fortement érodées par endroits.
Notions de géologie Les géologues regroupent les roches issues des épisodes successifs de sédimentations en formations géologiques. Une formation géologique est une couche de sol dont les caractéristiques sont assez proches. La formation peut parfois être découpée en plusieurs membres. Un Groupe est un ensemble de formations géologiques qui tirent leurs origines dans un phénomène semblable (par exemple des dépôts successifs dans un même désert ou de sédimentations successives par une même mer). Sauf rares exceptions dues à des mouvements de sol, les couches supérieures du sol sont plus récentes que les couches plus profondes vu qu'elles se sont déposées les unes à la suite des autres au fil des années. On parle d'inconformité lorsqu'il manque à un endroit une partie des formations. Par exemple, si la couche ayant entre 20 et 30 millions d'années est posée directement au-dessus de celle ayant de 40 à 50 millions d'années. Cela signifie que la couche entre 30 et 40 millions d'années est absente ce qui peut par exemple s'expliquer par un dépôt de sédiments qui s'est fait éroder avant que de nouveaux sédiments recommencent à se déposer.
Histoire géologique de la région de Capitol Reef durant le Mésozoïque Formations géologiques de Cutler et de Kaibab (Permien) lang=fr|thumb|Panthalassa, l'océan qui entoure le supercontinent Pangée. Au début du Permien, la terre n'avait pas le même aspect qu'au . L'Utah est alors un plateau continental recouvert périodiquement par un bras de mer peu profond appartenant à un océan dénommé PanthalassaStokes, 1988, page 95, paragraph 3. Ce bras de mer est à l'origine de la formation géologique de Cutler âgée de 290 à 250 millions d'annéesMorris et al., 2003, page 96, Tectonics and Geologic History". Cette zone est alors située au niveau de l'équateur sous un climat bien différent de celui que connaît aujourd'hui l'Utah. Les sédiments qui se déposent durant cette période sont ainsi caractéristiques des sédiments des eaux chaudes. Les géologues décomposent la formation géologique de Cutler en quatre membres successifs dénommé du plus vieux au plus récent Elephant Canyon, Grès de Cedar Mesa, Schiste d'Organ Rock et Grès de White Rim.
Seuls les grès de Cedar Mesa et de White Rim sont visibles dans le parc national de Capitol Reef. Visuellement, les deux membres sont très semblables et il est très difficile de les reconnaître individuellement ce qui explique qu'on les regroupe en généralMorris et al., 2003, page 86, "Culter Group", paragraph 1. Ces grès tirent leur origine de sables qui se sont transformés en grès au fil du temps sous l'action de forte pression. Ces sables se sont déposés sous forme de dunes en bordure de rivage aride parfois inondé par de l'eau de merMorris et al., 2003, page 90. L'épaisseur du grès de Cedar Mesa peut atteindre une épaisseur de alors que celui de White Rim peut atteindre près de au niveau de la frontière occidentale du parc au niveau de Circle CliffsHarris et al., 1997, page 62.
Le schiste d'Organ Rock est situé entre les couches de Cedar Mesa et de White Rim mais seulement par endroits à l'extérieur du parc. Elephant Canyon et le schiste d'Organ Rock sont ainsi visibles dans le parc national des Canyonlands. Le fait que ces membres ne soient pas présents partout s'explique par le fait qu'ils ont leur origine dans des dépôts de plus petites ampleurs qui ne se sont produits qu'à certains endroits.
Plus tard durant le Permien, la mer de Kaibab envahit les terres de la région en y déposant des dépôts calcaires. Ces dépôts se sont ensuite transformés en roches calcaires d'une épaisseur de pour donner naissance à la formation géologique portant le nom de Calcaire de Kaibab (Kaibab Limestone). Ces roches de couleur gris clair à blanc sont visibles jusque dans le Grand Canyon. Les parties les plus basses (les plus anciennes) de cette couche géologique englobent des poches de sable et de limon. Ces poches se sont au fil du temps transformées en silex. Les roches calcaires de la formation regorgent également de fossiles de nombreux invertébrés (brachiopodes, bryozoaires, crinoïdes, gastéropodes) qui peuplaient cette mer. Cette couche géologique est visible au niveau des plus profonds canyons à l'extrémité occidentale du parc. La mer se retire ensuite au milieu du Permien. Les dépôts subissent alors une érosion qui a pour conséquence l'arrachement de près de de dépôts qui explique qu'une partie des roches sont manquantes par endroits dans la région (inconformité géologique).
Formation de Moenkopi (Trias) thumb|Marques marines dans les roches de la formation géologique de Moenkopi. Au début du Trias, les conditions climatiques deviennent plus humides à la suite du mouvement des plaques tectoniques qui déplace la zone de l'équateur vers la zone des tropiques tout en influençant le climat. Les sédiments qui se déposent durant cette période sont à l'origine de la formation de Moenkopi, elle-même découpée en quatre membres dénommés du plus vieux au plus récent Black Dragon, calcaire de Sinbad, Torrey et Moody Canyon.
Les couches les plus récentes de cette formation sont visibles au bas des falaises qui font face à l'ouest de Waterpocket Fold. Une érosion partielle de la formation est à l'origine d'une inconformité de 6 millions d'années.
thumb|Formation de Moenkopi le long de la route touristique du parc du nom de Capitol Reef Scenic Drive.
Le membre de Black Dragon a une épaisseur qui varie de 15 à . Il se compose de conglomérats rougeâtres, de grès, de siltstones déposés sur une plaine côtière puis dans des vasières. Des débris de silex appartenant à la formation antérieure de Kaibab se mélangent également dans le bas du membre. Des marques marines (traces que laisse par exemple la mer lorsqu’elle se retire à marée basse) dans la roche sont communes dans la partie haute de la formation. La partie haute possède quelques inclusions de roches carbonées avec quelques fossiles.
Plus tard se déposent des sédiments calcaires riches en fossiles avec un peu de sable et de limons lorsque la zone est à nouveau recouverte durant une courte période par un bras de mer. Cet épisode géologique est à la base de la création du membre du calcaire jaunâtre de Sinbad (21 à d'épaisseur). Les fossiles découverts dans ce membre se composent de brachiopodes du genre Lingula et d'ammonites du genre Meekoceras.
La mer se retire ensuite momentanément et la zone redevient une vasière à la base du membre de Torrey (76 ), une roche en grès brun-rougeâtre à chocolatéMorris et al., 2003, page 90 to 91, "Moenkopi Formation". Là où les grains de sable sont les plus fins apparaissent des marques marines. Les fossiles dans cette zone se composent de restes d'amphibiens et de reptiles.
Le membre de Moody Canyon, le plus récent de la formation, a une épaisseur d'environ 100 à . Sa partie inférieure plus épaisse se compose de siltstone brun-rougeâtre et sa partie supérieure de siltstone rouge-orange. Ce membre est visible dans la zone du parc dénommée Egyptian Temple.
Formation de Chinle (Trias) thumb|Formation de Chinle et ses membres Monitor Butte (m), Forest (p) et Owl Rock (o – partiellement recouvert par la couche supérieure de Wingate rubble).
Un système important de cours d’eau recouvre une grande partie du sud de l’Utah à la fin du Trias. Les dépôts sont à l’origine de la formation de Chinle qui est visible en de nombreux endroits du plateau du Colorado. Des troncs d’arbres, du sable, du limon, des cendres volcaniques amenées de loin par le vent sont déversés dans un bassin où ils s’accumulent. Des sels d’uranium s’accumulent également dans cette formation dans des quantités suffisantes pour être exploités bien plus tard par l’Homme, par exemple à la mine d'Oyler. Les troncs se transforment au fil du temps en bois pétrifié (la pétrification est probablement favorisée par les cendres volcaniques). Les membres de la formation de Chinle sont du plus vieux au plus récent Shinarump, Monitor Butte, Petrified Forest et Owl Rock. Ensemble, ils forment les strates orange-pourpre situées au-dessus des collines blanches visibles sur la face occidentale de Waterpocket FoldMorris et al., 2003, page 90 à 91, "Moenkopi Formation".
Le membre de Shinarump est assez discontinu. Il s’est déposé dans de larges chenaux creusés dans la formation de Moenkopi. D’une épaisseur variant de 0 à , le grès formé est de couleur blanc à gris-jaune. Le membre englobe des intrusions de Conglomérats. Il est bien visible à l’entrée occidentale du parc où il domine l’Egyptian Temple et le Chimney Rock. Il est par contre absent plus à l’est. Les particules déposées dans cette formation sont assez grandes ce qui peut s’expliquer par des courants forts dans les cours d’eau. Les autres membres plus récents reçoivent par contre des sédiments plus fins ce qui s’explique par des courants plus lents.