고블린 형상의 암석은 중생대 쥐라기 약 1억 7000만년 전 이곳이 바다였을 당시 밀물과 썰물이 드나드는 조간대의 모래와 실트 그리고 진흙 등이 함께 쌓여 형성된 엔트라다층(인근 모아브에 위치한 아치스 국립공원의 아치가 형성된 암층과 동일)에 속한다. 엔트라다층이 지표에 모습을 드러낸 후 오랜 세월 지각에 가해진 충격으로 수직 또는 수평의 절리가 발생하고, 이러한 절리를 따라 모서리가 집중 침식되는 구상풍화(球狀風化)가 진행되어 둥그런 형태의 암반이 형성된다. 또한 이 과정에서 사암의 윗부분보다 약한 실트와 진흙의 아래쪽의 암석층이 더 빨리 차별침식과 풍화를 받게 된다. 특히 사막에 비가 집중되어 홍수가 날 때 자갈과 모래 등을 휩쓸고 지나가며 암석을 깎아내고 바람에 날린 모래먼지들이 바닥 주위의 암석을 때리면서 서서히 깎아내어 버섯 형태의 고블린이 형성된 것이다. 여기에다가 낮 동안에 사막의 열기에 뜨거워진 암석이 팽창했다가 밤에 급랭하면서 수축하기를 반복하면서 암석이 떨어져나가는 과정도 고블린을 형성하는데 큰 역할을 하였다.
고블린계곡이 세상에 알려진 건 그리 오래되지 않는다. 1920년대 후반 아더 채핀(Arthur Chaffin)과 하이트 페리(Hite Ferry), 두 동업자가 새로운 길을 찾기 위해 이곳을 들렀다가 고블린 암석의 특이한 경관을 보고 놀라워했다. 이후 1949년에 아더 채핀이 다시 돌아와 고블린계곡을 버섯계곡이라고 명하고 소유지화했다. 그러나 이후 1964년 유타 주정부가 자연환경 보호를 위해 사들여 주립공원으로 등록하고 일반인에게 공개하면서 알려지게 되었다.
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