On désigne en géologie sous le nom de sédiments ou de roches sédimentaires tous les dépôts, toutes les roches dont la formation est due à l'action des agents dynamiques externes. On leur donne souvent le nom de roches exogènes, par opposition aux roches endogènes, ou roches d'origine interne (Roches éruptives). L'un des caractères principaux des roches sédimentaires est la stratification. Par exemple, les calcaires, grès, argiles, etc., présentent généralement le caractère d'être stratifiées, c.-à-d. se montrent en bancs parallèles et continus, ainsi qu'on l'observe dans les carrières, les tranchées, les falaises marines; cette division en lits parallèles est même parfois visible sur de petits échantillons. Ces bancs, actuellement plus ou moins plissés et contournés, se sont en général formés horizontalement par dépôt dans un milieu liquide, principalement au sein des océans, des mers continentales et des lacs, sauf de très rares exceptions. Mais la stratification n'a rien d'obligatoire, et il existe des roches sédimentaires massives et cristallines.

Les roches sédimentaires proviennent le plus souvent du remaniement de roches antérieures formant la surface des continents et détruites par les agents extérieurs (destruction des falaises par l'action des vagues et des marées; surtout érosion générale et continue de la surface des continents par les eaux superficielles, la gelée, la neige, etc., et transport des débris par les cours d'eau jusque dans les lacs et les océans, etc.); en un mot, ce sont des roches détritiques ou clastiques. D'autres, moins importantes, résultent d'une précipitation chimique dans un milieu aqueux; d'autres sont le produit de l'activité organique (ex. les calcaires des récifs coralliens).

Il y a lieu, par ailleurs, de distinguer le sédiment primitif et la roche sédimentaire modifiée, qui a subi, ultérieurement à son dépôt, une série de transformations physiques et chimiques sous l'influence de la pression ou sous l'action des agents atmosphériques. Ces transformations, dont les plus connues sont le développement de la schistosité, la cimentation des éléments, les pseudomorphoses, la décalcification, ont reçu le nom de phénomènes de diagénèse. Toutes les roches  sédimentaires sont susceptibles de renfermer des restes organiques (fossiles) provenant des êtres qui habitaient le milieu où elles se sont formées. Comme elles sont toujours le résultat d'actions extérieures à la croûte terrestre, on peut aussi les désigner sous le nom de roches exogènes.

Classification des sédiments

La sédimentation

Les matériaux qui contribuent à la formation des sédiments peuvent provenir des sources suivantes : 

1° précipitation chimique des éléments renfermés en dissolution dans les eaux;

2° accumulation des parties squelettiques sécrétées par les organismes;

3° action des vagues sur les côtes;

4° apports par les fleuves et par les glaciers;

5° transport par les glaces flottantes, ou par les végétaux flottants, ou dans l'estomac des grands animaux marins; 

6° projections volcaniques, apport par les vents, chutes d'origine cosmique.

Précipitation chimique des éléments renfermés en dissolution dans les eaux.
Les roches protogènes d'origine chimique sont le résultat de la précipitation des éléments contenus en dissolution dans les eaux : carbonates, sulfates, chlorures des métaux alcalins et alcalino-terreux, etc. Sur les continents, les eaux douces sont plus ou moins riches en bicarbonate de calcium, qu'elles peuvent abandonner, avec dégagement d'anhydride carbonique, sous la forme de calcaire concrétionné. Dans les cavernes, les suintements d'eaux calcaires donnent naissance à des stalactites et à des stalagmites. Dans les sources calcaires et dans les ruisseaux qui en découlent se déposent, autour de corps étrangers, des concrétions en forme d'ellipsoïdes ou de sphères à couches concentriques, que l'on désigne, suivant leurs dimensions, sous les noms de dragées, de pisolithes, d'oolithes. Dans les lacs, le calcaire se précipite à l'état oolithique ou à l'état pulvérulent, constituant alors la craie lacustre on blanc des lacs. Dans le milieu marin, la précipitation du calcaire n'a guère lieu que dans des eaux peu profondes et très agitées, où se déposent des oolithes.

La précipitation du sulfate de calcium s'effectue dans des lagunes, ou l'évaporation est très intense. Dans les conditions ordinaires, il se dépose du gypse. Lorsque la pression du fond est au moins de 10 atmosphères, condition réalisée à une profondeur de 107 m, c'est, par contre, de l'aragonite, qui se précipite. Une évaporation encore plus intense, atteignant 93 % de la masse primitive, permet au sel gemme de se déposer. Puis c'est le tour des sels déliquescents, tels que la carnallite et la kiescrite, et, finalement, se déposent les borates, qui, quoique moins solubles que les sels déliquescents, se déposent après eux, puisqu'ils sont solubles dans leurs eaux-mères (Dieulafait).

Accumulation des parties squelettiques sécrétées par les organismes.
Les roches protogènes d'origine organique résultent de l'accumulation des squelettes formés par les organismes, qui fixent des substances minérales empruntées par eux à l'eau de meron aux eaux douces. Les substances minérales, ainsi fixées par des animaux ou par des végétaux, sont, en première ligne, le calcaire et la silice, pais le phosphate de chaux. La cellulose sécrétée par beaucoup d'organismes ne forme qu'accessoirement des sédiments, si l'on fait abstraction de celle qui est produite par les végétaux terrestres et qui constitue la houille et les autres roches charbonneuses.

L'eau de mer ne renferme en dissolution qu'une quantité tout à fait minime de carbonate de calcium, aussi les animaux et les végétaux à squelette calcaire sont-ils obligés de transformer le sulfate en carbonate. Cette transformation est facilitée par la présence, dans les eaux, du carbonate d'ammonium, qui résulte de la décomposition de la matière organique et détermine, dans une solution de sulfate de calcium, la précipitalion du carbonate d'ammonium. Comme les eaux chaudes renferment en dissolution une bien plus grande quantité de sels ammoniacaux que les eaux froides, on conçoit aisément que, sous les latitudes tropicales, les organismes sécrètent de bien plus grandes quantités de calcaire, Murray a constaté que les coquilles et les squelettes calcaires sont beaucoup plus épais dans les eaux chaudes que dans les eaux froides. Dans les latitudes élevées et dans les grandes profondeurs, les squelettes sont beaucoup plus minces et font souvent entièrement défaut. C'est le cas en particulier pour les Ptéropodes. On peut conclure du fait que certains dépôts paléozoïques des régions boréales sont très riches en squelettes calcaires que les pôles étaient moins froids qu'aujourd'hui.

Les organismes à squelette siliceux (Spongiaires, Radiolaires, Diatomées) sont, par contre, beaucoup plus abondants dans les eaux froides que dans les eaux chaudes. Cela tient à ce que dans les eaux froides la salure est moins élevée et que, par suite, les particules argileuses charriées par les fleuves, auxquelles certains organismes peuvent emprunter de la silice pour sécréter leur squelette, restent plus longtemps en suspension (Murray). Dans les eaux à salure normale ou sursalées, par contre, cette est rapidement précipitée, et ce n'est donc que sur le fond que les animaux trouvent l'argile oui leur est nécessaire. Comme, d'autre part, l'argile est très défavorable an développement des organismes qui sécrètent du calcaire, au peut admettre que les êtres à squelettes calcaires et ceux à squelettes siliceux sont favorisés par des conditions d'existence qui sont antagonistes les unes des autres (Murray).

Ce sont, en ce qui concerne leur genre de vie, deux catégories d'organismes à squelette calcaire ou siliceux qui contribuent à la formation des sédiments organogènes. Les uns vivent dans la haute mer et sont entièrement indépendants du fond, ils sont de petite taille, généralement translucides et errent au gré des courants. On les désigne sous le nom d'organismes pélagiques, ils constituent ce que l'on appelle le plancton. Les autres, par contre, habitent le fond des mers, sur lequel ils vivent fixés ou rampants, toujours doués de moyens de locomotion peu puissants; ils constituent ce que l'on a appelé le benthos. De là une division des sédiments organogènes en planctogénes et benthogènes.

Sédiments benthogènes.
Parmi les sédiments benthogènes, il faut citer en première ligne les récifs, constitués par des colonies de Zoanthaires, d'Hydrozoaires, de Bryozoaires, de Lithothamnium. Ces récifs jouent un rôle considérable à toutes les périodes géologiques. D'autres organismes benthoniques, foraient de véritables prairies, tels sont les Crinoïdes, les Algues siphonées du groupe des Verticillées, et l'accumulation de leurs débris forme à elle seule des sédiments importants, comme les calcaires à entroques, les calcaires à Gyroporelles du Trias. Certains sédiments benthogènes sont constitués par des entassements de coquilles de Lamellibranches, généralement brisées; on les désigne alors sous le nom de lumachelles. Les calcaires à Fusulines, à Alvéolines, à Nummulites, et autres calcaires à Foraminifères, sont presque exclusivement formés par l'accumulation de squelettes de Foraminifères benthoniques, de même que certaines craies. Enfin, il existe des sédiments qui sont presque entièrement formés de spicules de Spongiaires siliceux, ce sont les spongolithes de Cayeux.

Sédiments planctogènes.
Les sédiments planctogènes jouent à l'époque actuelle un rôle bien plus important que dans les formations géologiques. Il existe, en effet, fort peu de roches qui sont constituées exclusivement par des squelettes d'organismes pélagiques, tandis que dans les océans actuels les sédiments formés essentiellement de débris calcaires ou siliceux provenant du plancton couvrent une surface que l'on a évaluée à près de la moitié (44 %) de la surface totale occupée par les mers. Les organismes qui forment le plancton tombent, après leur mort, comme une pluie très lente, au fond de la mer. Leurs parties molles se décomposent, les squelettes siliceux atteignent le fond et y constituent un sédiment siliceux; les squelettes calcaires, par contre, sont dissous, lorsqu'ils traversent une colonne d'eau d'une très grande épaisseur, on ne les retrouve sur le fond qu'à des profondeurs qui ne dépassent guère 5000 m; ils constituent la vase à Globigérines. Dans les fonds inférieurs à 2700 m environ, on rencontre, à côté des squelettes de Foraminifères planctoniques, des coquilles de Ptéropodes, qui caractérisent la vase à Ptéropodes. Ces sédiments renferment jusqu'à 98 %, de calcaire. On ne les rencontre que dans les régions tropicales. La vase à Radiolaires occupe des fonds qui varient de 4000 à 8000 m, elle n'est qu'un faciès de la vase rouge abyssale, beaucoup plus riche en argile ferrugineuse, qui provient de l'altération de poussières volcaniques et cosmiques (micrométéorites). La vase à Diatomées est presque exclusivement localisée dans les régions froides et en particulier dans les mers australes. L'assimilation de la craie blanche à la boue à Globigérines, des tripolis à la vase à Diatomées, des phtanites à la vase à Radiolaires a été reconnue erronée (J. Walther).

Roches deutérogènes.
Les roches deutogènes ou détritiques ont été divisées, d'après la grosseur des éléments, en roches pséphitiques, à gros éléments (conglomérats, brèches), roches psammitiques, à éléments moyens (sables, grès), et roches pélitiques, à éléments très fins, susceptibles de rester un certain temps en suspension dans les eaux (argiles, boues calcaires, marnes). Un certain nombre d'entre elles est essentiellement minérogène, tels sont les conglomérats littoraux, les conglomérats d'incursion marine, les sables siliceux les grès siliceux les argiles de la zone des boues terrigenes, transformees ultérieurement en schistes argileux, les vases rouges abyssales. D'autres sont exclusivement organogènes, comme les brèches coralliennes, les boues coralliennes, qui en se consolidant donnent naissance à des calcaires compacts on lithographiques. La craie blanche est quelquefois formée exclusivement d'une accumulation de squelettes triturés d'organismes benthoniques, tels que Lamellibranches (prismes d'Inocérames), Bryozoaires, Echinides, etc. (Cayeux). 

D'autres roches deutogènes ont une origine mixte, c.-à-d. qu'elles se composent à la fois d'éléments minéraux et d'éléments d'origine organique. Les sables coquiliers, les craies marneuses, les grès calcarifères, les gaizes, les schistes à Radiolaires rentrent dans cette catégorie, ainsi que les marnes, constituées par un mélange d', d'origine minérale, et de calcaire, qui provient de la trituration de squelettes d'animaux ou de végétaux. On peut encore mentionner ici les argiles bleues, riches en matière organique et en acide sulfhydrique ou en sulfure de fer, comme celle qui constitue, d'après Androussov, le fond de la mer Noire, à partir de 200 m de profondeur. Beaucoup d'argiles ou de marnes pyriteuses possèdent, parmi les sédiments anciens, une origine analogue. (Emile Haug).