Batuan sedimen
bentuk mineral hematit dan menyebabkan batuan berwarna kemerahan hingga kecoklatan. Dalam iklim kering benua, batuan berada dalam kontak langsung dengan atmosfer dimana oksidasi adalah proses penting, sehingga menyebabkan batuan berwarna merah atau oranye. Sekuen tebal batuan sedimen berwarna merah yang terbentuk di iklim arid sering disebut red bed. Namun, warna merah tidak selalu berarti bahwa batuan tersebut terbentuk di lingkungan benua atau di iklim kering.
Kehadiran bahan organik dapat mewarnai batuan menjadi hitam atau abu-abu. Bahan organik di alam terbentuk dari organisme mati yang sebagian besar tanaman. Biasanya, bahan tersebut akhirnya meluruh oleh oksidasi atau aktivitas bakteri. Meskipun begitu, dalam keadaan anoxic, bahan organik tidak dapat membusuk, dan menjadi sedimen gelap yang kaya bahan organik tersebut. Hal ini
dapat terjadi misalnya di bagian bawah laut dalam dan danau. Hanya terdapat sedikit aliran air di lingkungan tersebut, sehingga oksigen dari air permukaan tidak dibawa turun, dan sedimen yang terendapkan disana biasanya adalah batulempung. Oleh karena itu batuan gelap kaya bahan organik yang sering terbentuk adalah serpih.
Ukuran, bentuk dan orientasi klas atau mineral dalam batuan disebut tekstur. Tekstur adalah sifat-sfiat skala kecil dari batuan, namun tekstur juga cukup banyak ditentukan oleh sifat-sifat batuan skala besar, seperti kepadatan, porositas atau permeabilitas.
Batuan sedimen klastik memiliki 'tekstur klastik', yang berarti mereka terdiri dari klas-klas. Orientasi tiga dimensi dari klas-klas disebut fabrik batuan. Antara setiap klas-klas, batuan dapat terdiri dari matriks atau semen (yang terakhir dapat terdiri dari kristal yang berasal dari satu atau lebih mineral presipitasi). Ukuran dan bentuk klas-klas dapat digunakan untuk
menentukan kecepatan dan arah arus di lingkungan pengendapan dimana batuan itu terbentuk; batulempung gampingan berbutir halus hanya terendapkan di air tenang sementara kerikil dan klas-klas yang lebih besar hanya terendapkan oleh air yang bergerak cepat. Ukuran butir batuan biasanya dinyatakan dengan skala Wentworth, namun skala alternatif kadang-kadang digunakan. Ukuran butir dapat
dinyatakan sebagai diameter atau volume, dan selalu nilai rata-rata karena batuan terdiri dari klas-klas dengan ukuran yang berbeda. Distribusi statistik dari ukuran butir yang berbeda untuk jenis batuan yang berbeda dijelaskan dalam sifat yang disebut pemilahan batuan (sortasi). Ketika semua klas kurang lebih berukuran sama, batuan disebut 'sortasi baik', dan ketika
ada variasi yang cukup besar dari ukuran klas/butir, batuan disebut 'sortasi buruk'. Bentuk butiran dapat mencerminkan asal batuan.
Tekstur permukaan menggambarkan relief skala kecil permukaan butiran yang terlalu kecil untuk dapat mempengaruhi bentuk umumnya. Kebundaran atau roundness menggambarkan kehalusan bentuk butir Kebulatan atau sphericity menggambarkan sejauh mana bentuk butir atau klas mendekati bola. Bentuk butir menggambarkan bentuk tiga dimensi dari butir.
Kebanyakan batuan sedimen mengandung baik kuarsa (terutama batuan silisiklastik) maupun kalsit (terutama batuan karbonat). Berbeda dengan batuan beku dan batuan metamorf, batuan sedimen biasanya mengandung sangat sedikit mineral utama yang berbeda. Namun, asal usul mineral dalam batuan sedimen sering lebih kompleks daripada dalam batuan beku. Mineral dalam batuan sedimen dapat (telah) dibentuk oleh
presipitasi selama sedimentasi maupun ketika terjadi diagenesis. Dalam kasus diagenesis, mineral presipitasi dapat tumbuh di atas semen yang lebih tua satu generasi. Sejarah diagenesis kompleks dapat dipelajari di mineralogi optik, menggunakan mikroskop petrografi.
Batuan sedimen karbonat dominan terdiri dari mineral karbonat seperti kalsit, aragonit atau dolomit. Baik semen maupun klas/butir (termasuk fosil dan ooid) dari batuan karbonat dapat terdiri dari mineral karbonat. Mineralogi dari batuan sedimen klastik ditentukan oleh material yang dipasok dari daerah sumber, cara transportasi ke tempat pengendapan dan stabilitas mineral tertentu. Stabilitas mineral pembentuk utama batuan
(ketahanan terhadap pelapukan) dinyatakan oleh seri reaksi Bowen. Dalam seri ini, kuarsa adalah yang paling stabil, diikuti oleh feldspar, mika, dan mineral kurang stabil lainnya yang hanya hadir ketika telah terjadi sedikit pelapukan. Jumlah pelapukan terutama bergantung pada jarak ke daerah sumber, iklim lokal dan waktu yang dibutuhkan untuk sedimen yang akan
diangkut sana. Di sebagian besar batuan sedimen, mika, mineral feldspar dan mineral kurang stabil lainnya telah bereaksi dengan mineral lempung seperti kaolinit, illite atau smektit.
Lapisan kaya fosil di batuan sedimen, California, Amerika Serikat Di antara tiga jenis utama dari batuan, fosil paling sering ditemukan di batuan sedimen. Tidak seperti kebanyakan batuan beku dan batuan metamorf, batuan sedimen terbentuk pada suhu dan tekanan yang tidak merusak sisa-sisa fosil. Seringkali fosil ini mungkin hanya terlihat ketika belajar di bawah mikroskop (mikrofosil) atau dengan kaca pembesar atau lup.
Organisme mati di alam biasanya cepat dihapus oleh binatang pemakan bangkai dan bakteri, maupun akibat pembusukan dan erosi. Namun, sedimentasi dapat berkontribusi untuk keadaan tertentu dimana proses alami yang tadi disebutkan tidak mampu bekerja, sehingga menyebabkan fosilisasi. Kesempatan fosilisasi jauh lebih tinggi ketika: tingkat sedimentasi sangat tinggi (menyebabkan
bangkai cepat terkubur), di lingkungan anoxic (dimana hanya terjadi sedikit aktivitas bakteri), maupun jika organisme memiliki kerangka yang keras. fosil terawat berukuran besar relatif jarang. Fosil dapat berbentuk sisa-sisa langsung atau jejak organisme dan kerangka mereka. Paling umum diawetkan adalah bagian keras dari organisme seperti tulang, tempurung, dan jaringan kayu dari tanaman.
Jaringan lunak memiliki kesempatan yang jauh lebih kecil untuk diawetkan dan terfosilisasi, dan jaringan lunak dari hewan yang lebih tua dari 40 juta tahun sangat jarang. Jejak dari organisme yang dibuat saat masih hidup disebut fosil jejak. Contohnya adalah liang, jejak kaki, dll
Menjadi bagian dari batuan sedimen atau metamorf, fosil menjalani proses diagenesa yang sama seperti batuan. Misalnya, sebuah tempurung terdiri dari kalsit dapat melarutkan sementara semen silika kemudian mengisi rongga. Dengan cara yang sama, mineral-mineral presipitasi dapat mengisi rongga-rongga yang sebelumnya ditempati oleh pembuluh darah, jaringan pembuluh
darah atau jaringan lunak lainnya. Hal ini dapat mempertahankan bentuk organisme tetapi mengubah komposisi kimia, proses yang disebut permineralization. Mineral yang paling umum di semen permineralisasi adalah karbonat (terutama kalsit), berbagai bentuk silika amorf (kalsedon, flint, rijang) dan pirit. Dalam kasus semen silika, proses ini disebut litifikasi.
Pada suhu dan tekanan yang tinggi, bahan organik dari organisme mati mengalami reaksi kimia dimana zat-zat mudah menguap (volatil) seperti air dan karbon dioksida akan dikeluarkan. Fosil tersebut, pada akhirnya, terdiri dari lapisan tipis karbon murni atau bentuk mineralisasinya, grafit. Jenis fosilisisasi ini disebut karbonisasi. Hal ini sangat penting untuk fosil tanaman.
Proses yang sama bertanggung jawab untuk pembentukan bahan bakar fosil seperti lignit atau batubara lainnya.
Struktur di batuan sedimen dapat dibagi ke dalam struktur 'primer' (terbentuk selama pengendapan) dan struktur 'sekunder' (terbentuk setelah pengendapan). Tidak seperti tekstur, struktur selalu berbentuk fitur skala besar pada batuan yang dapat dengan mudah dipelajari di lapangan. Struktur sedimen dapat menunjukkan sesuatu tentang lingkungan pengendapan sedimen atau dapat berfungsi untuk mengindikasi di bagian