Batuan sedimen lempung adalah jenis batuan sedimen klastik yang tersusun dominan oleh partikel berukuran sangat halus, yaitu partikel lempung (clay minerals) yang berdiameter kurang dari 0,002 mm (2 mikrometer). Karena ukurannya yang sangat kecil, batuan ini seringkali memiliki tekstur yang sangat padat dan ketika basah akan menunjukkan plastisitas yang khas. Komposisi mineralogi batuan lempung sangat beragam, namun umumnya didominasi oleh mineral silikat berlapis, seperti kelompok mineral smektit (contohnya montmorillonit), ilit, dan kaolinit.
Proses pembentukan batuan sedimen lempung dimulai dari pelapukan kimia batuan induk yang kaya silikat, seperti feldspar. Hasil pelapukan ini kemudian terbawa oleh air (sungai, danau, laut) dan mengendap di lingkungan pengendapan yang tenang, seperti dasar laut dalam, danau purba, atau dataran banjir. Energi air yang rendah memungkinkan partikel-partikel halus ini untuk mengendap dan terakumulasi seiring waktu geologis, kemudian mengalami pemadatan (kompaksi) dan sementasi.
Secara umum, batuan sedimen yang didominasi oleh material lempung diklasifikasikan berdasarkan kandungan butiran yang lebih kasar yang mungkin ikut terendapkan bersamanya. Tiga klasifikasi utama yang paling sering dijumpai adalah:
Serpih adalah batuan sedimen lempung yang telah mengalami pemadatan (kompaksi) yang signifikan. Karakteristik utamanya adalah kemampuannya untuk membelah (fissility) menjadi lembaran tipis atau lapisan paralel dengan bidang perlapisan aslinya. Struktur fissility ini terjadi karena orientasi partikel lempung yang sejajar selama proses kompaksi. Serpih seringkali berwarna gelap, menunjukkan lingkungan pengendapan yang kekurangan oksigen (anoksik).
Batu lumpur adalah istilah umum untuk batuan yang komposisinya didominasi lempung namun tidak menunjukkan sifat fissility yang jelas seperti serpih. Batu lumpur mungkin menunjukkan struktur masif (tidak berlapis) atau keremahan (blocky fracture) ketika pecah. Ini sering mengindikasikan bahwa batuan tersebut tidak mengalami tingkat kompaksi atau sementasi yang sekuat serpih, atau lingkungan pengendapannya berbeda.
Meskipun secara teknis lanau (siltstone) didominasi oleh partikel lanau (diameter 0,004 mm hingga 0,0625 mm) yang sedikit lebih besar dari lempung, batuan ini sering dikelompokkan bersama karena proses pengendapan dan pembentukannya serupa. Lanau terasa sedikit kasar jika digosokkan di antara jari dibandingkan dengan batuan lempung murni.
Batuan sedimen lempung memainkan peran krusial dalam geologi, geoteknik, dan industri. Secara lingkungan, serpih dan batu lumpur adalah batuan yang memiliki permeabilitas sangat rendah. Sifat ini menjadikan mereka sebagai batuan penutup (cap rock) yang efektif untuk memerangkap fluida seperti minyak, gas alam, dan air tanah. Banyak reservoir hidrokarbon terperangkap di bawah lapisan serpih tebal yang bertindak sebagai segel kedap.
Di sisi lain, sifat hidrolik lempung menjadi tantangan besar dalam teknik sipil. Ekspansi dan kontraksi volume lempung (terutama jenis montmorillonit) ketika menyerap atau melepaskan air dapat menyebabkan ketidakstabilan pada fondasi bangunan, jalan, dan lereng. Selain itu, lempung merupakan bahan baku penting dalam industri keramik, pembuatan batu bata, semen, dan bahan pengisi industri. Pemahaman mendalam tentang mineralogi dan tekstur batuan sedimen lempung sangat penting untuk perencanaan sumber daya dan mitigasi risiko geologi.