Ilustrasi proses dasar bagaimana batuan sedimen terbentuk.
Batuan sedimen adalah salah satu dari tiga kelompok utama batuan di bumi, selain batuan beku dan batuan metamorf. Pembentukannya adalah hasil dari akumulasi dan pemadatan (litifikasi) material lepas yang tererosi dari batuan lain, baik batuan yang sudah ada sebelumnya maupun material organik dan kimiawi yang mengendap di suatu lingkungan. Proses pembentukan batuan sedimen terbentuk memerlukan waktu geologis yang sangat panjang, seringkali jutaan tahun.
Material penyusun batuan sedimen disebut sedimen. Sedimen ini bisa berupa pecahan batuan (klastik), mineral yang mengendap dari larutan (kimiawi), atau sisa-sisa organisme hidup (organik). Mempelajari batuan sedimen sangat penting karena lapisan-lapisan batuan ini menyimpan catatan sejarah geologi, termasuk iklim purba, kehidupan masa lalu (melalui fosil), serta kondisi tektonik bumi pada masanya.
Pembentukan batuan sedimen terbentuk melalui serangkaian tahapan yang saling berkaitan. Keempat tahapan utama ini memastikan material lepas diubah menjadi batuan padat yang kita temukan saat ini:
Proses dimulai ketika batuan yang ada di permukaan bumi (batuan induk) dihancurkan. Pelapukan dibagi menjadi dua jenis: fisika (mekanis), di mana batuan pecah tanpa perubahan komposisi kimia (contoh: pemecahan akibat perubahan suhu atau pembekuan air di celah batuan), dan kimiawi, di mana komposisi mineral batuan berubah karena reaksi dengan air, oksigen, atau asam (contoh: pembentukan tanah liat dari feldspar).
Setelah material lapuk terbentuk, material tersebut harus dipindahkan. Agen utama transportasi adalah air (sungai, laut), angin, dan es (gletser). Selama proses transportasi ini, partikel-partikel sedimen akan saling bergesekan, menyebabkan ukuran partikel menjadi lebih kecil dan bentuknya lebih membulat. Semakin jauh jarak tempuh, semakin halus dan seragam ukuran butirnya.
Ketika energi agen transportasi berkurang (misalnya, sungai bertemu laut atau angin berhenti bertiup), material sedimen akan mengendap. Pengendapan ini biasanya terjadi berlapis-lapis. Batuan yang terbentuk dari endapan disebut batuan klastik. Sementara itu, endapan kimiawi terjadi ketika air jenuh dengan mineral tertentu (seperti kalsium karbonat) dan mineral tersebut mengkristal kembali membentuk endapan di dasar perairan.
Ini adalah tahapan terakhir di mana sedimen lepas berubah menjadi batuan yang keras. Diagenesis mencakup dua proses penting: pemampatan (kompaksi) dan sementasi. Kompaksi terjadi ketika beban sedimen di atasnya menekan butiran ke arah yang lebih rapat, mengeluarkan air di antaranya. Sementasi terjadi ketika mineral terlarut dalam air pori mengendap dan mengisi ruang kosong antar butiran, bertindak sebagai 'lem' alami yang mengikat sedimen menjadi batuan.
Berdasarkan asal material pembentuknya, batuan sedimen diklasifikasikan menjadi tiga kelompok utama, yang semuanya menggambarkan bagaimana batuan sedimen terbentuk di lingkungan tertentu: