這個9人隊伍多數是他過去的部下，他們分乘4條船，在懷俄明登船下水一路向南，沿未經勘察過的綠河、科羅拉多河漂流而下一直航行到大峽谷底。一路上驚險萬狀，科羅拉多河湍急的河流超過了鮑威爾的想象，獨臂的鮑威爾少校只好把自己綁在椅子上，當船快速行進時，才不致摔出船外。你很難理解鮑威爾的無畏精神。

當鮑威爾的探險船行至大峽谷地區的暗礁險灘時，木船被撞碎，有兩個隊員被激流捲走，麵粉和其他食物也被捲走了。他們只好在峽谷登岸，鮑威爾少校的3個副手忍受不了飢餓以及這片蒼茫景色所引起的絕望感而逃跑了，另3個因偷襲印第安人而被殺死，勇氣非凡的鮑威爾則靠獨臂攀上崖頂死裡逃生。

這位軍官探險家依靠過去所學的地理知識，在沒有任何複雜儀器的情況下，靠觀察夾層沉積的石英岩和泥層，解釋大陸板塊上下錯動和沙流的切割作用。

他98天的歷險日記公開發表後廣泛流傳，在美國本土和歐洲引起極大的震撼。他這次考察的積極成果是使這一大片地區在地圖上不再是空白，同時他的探險為地質學的研究開拓了新的領域(1872年他再度沿科羅拉多河探勘大峽谷)。

鮑威爾因此而樹立了極高的聲望，使他得以出任草創伊始的史密松博物院院長，也正是因為他的努力，博物院才有今日顯赫的地位。

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