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Sedimentazione, nelle scienze geologiche, processo di deposizione di un materiale solido da uno stato di sospensione o soluzione in un fluido (solitamente aria o acqua). In senso lato comprende anche i depositi di ghiaccio glaciale e quei materiali raccolti sotto la sola spinta della gravità, come nei depositi di talco, o gli accumuli di detriti rocciosi alla base delle scogliere. Il termine è comunemente usato come sinonimo di petrologia sedimentaria e sedimentologia.
La fisica del processo di sedimentazione più comune, la sedimentazione delle particelle solide dai fluidi, è nota da tempo. L’equazione della velocità di sedimentazione formulata nel 1851 da G.G. Stokes è il classico punto di partenza per qualsiasi discussione sul processo di sedimentazione. Stokes dimostrò che la velocità di sedimentazione terminale delle sfere in un fluido era inversamente proporzionale alla viscosità del fluido e direttamente proporzionale alla differenza di densità del fluido e del solido, il raggio delle sfere coinvolte e la forza di gravità. L’equazione di Stokes è valida, tuttavia, solo per sfere molto piccole (sotto 0,04 millimetri di diametro) e quindi varie modifiche della legge di Stokes sono state proposte per particelle non sferiche e particelle di dimensioni maggiori.
Nessuna equazione della velocità di sedimentazione, per quanto valida, fornisce una spiegazione sufficiente anche delle proprietà fisiche di base dei sedimenti naturali. La granulometria degli elementi clastici e il loro ordinamento, la forma, la rotondità, il tessuto e l’imballaggio sono i risultati di processi complessi legati non solo alla densità e alla viscosità del mezzo fluido, ma anche alla velocità di traslazione del fluido depositante, alla turbolenza risultante da questo movimento e alla rugosità dei letti su cui si muove. Questi processi sono anche legati a varie proprietà meccaniche dei materiali solidi spinti, alla durata del trasporto dei sedimenti e ad altri fattori poco conosciuti.
La sedimentazione è generalmente considerata dai geologi in termini di texture, strutture e contenuto fossile dei depositi depositati in diversi ambienti geografici e geomorfologici. Sono stati fatti grandi sforzi per differenziare i depositi continentali, vicini alla costa, marini e altri nel record geologico. La classificazione degli ambienti e i criteri per il loro riconoscimento sono ancora oggetto di un vivace dibattito. L’analisi e l’interpretazione dei depositi antichi è stata avanzata dallo studio della sedimentazione moderna. Le spedizioni oceanografiche e limnologiche hanno fatto molta luce sulla sedimentazione nel Golfo del Messico, nel Mar Nero e nel Mar Baltico, e in vari estuari, laghi e bacini fluviali in ogni parte del mondo.
La sedimentazione chimica è compresa in termini di principi e leggi chimiche. Sebbene il famoso chimico fisico J.H. van’t Hoff abbia applicato i principi degli equilibri di fase al problema della cristallizzazione delle salamoie e dell’origine dei depositi di sale già nel 1905, pochi sforzi sono stati fatti per applicare la chimica fisica ai problemi della sedimentazione chimica. Più recentemente, tuttavia, si è indagato sul ruolo del potenziale redox (riduzione e ossidazione reciproca) e del pH (acidità-alcalinità) nella precipitazione di molti sedimenti chimici, e un rinnovato sforzo è stato fatto per applicare i principi termodinamici conosciuti all’origine dei depositi di anidrite e gesso, alla chimica della formazione della dolomite, e al problema delle pietre di ferro e dei sedimenti correlati.
Il geochimico considera anche il processo di sedimentazione in termini di prodotti chimici finali. Per lui la sedimentazione è come una gigantesca analisi chimica in cui i costituenti primari della crosta silicatica terrestre sono separati gli uni dagli altri in modo simile a quello che si ottiene nel corso di un’analisi quantitativa del materiale roccioso in laboratorio. I risultati di questo frazionamento chimico non sono sempre perfetti, ma in generale i risultati sono molto buoni. Il frazionamento geochimico, iniziato nel Precambriano, ha portato ad un enorme accumulo di sodio nel mare, di calcio e magnesio nei calcari e nelle dolomie, di silicio nei calcari e nelle arenarie ortoquarzitiche, di carbonio nei carbonati e nei depositi carbonacei, di zolfo nei solfati, di ferro nelle pietre di ferro e così via. Anche se la segregazione magmatica ha prodotto, in alcuni casi, rocce monominerali come la dunite e la pirossenite, nessun processo igneo o metamorfico può eguagliare il processo di sedimentazione nell’isolamento e nella concentrazione efficace di questi e altri elementi.