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Sedimentation, in den geologischen Wissenschaften, Prozess der Ablagerung eines festen Materials aus einem Zustand der Suspension oder Lösung in einer Flüssigkeit (normalerweise Luft oder Wasser). Im weiteren Sinne umfasst er auch Ablagerungen aus Gletschereis und solche Materialien, die sich allein durch die Schwerkraft ablagern, wie z. B. Schuttablagerungen oder Ansammlungen von Gesteinsschutt am Fuß von Klippen. Der Begriff wird häufig als Synonym für Sedimentpetrologie und Sedimentologie verwendet.
Die Physik des häufigsten Sedimentationsprozesses, des Absetzens von Feststoffteilchen aus Flüssigkeiten, ist seit langem bekannt. Die 1851 von G.G. Stokes formulierte Gleichung der Absetzgeschwindigkeit ist der klassische Ausgangspunkt für jede Diskussion über den Sedimentationsprozess. Stokes zeigte, dass die Endabsetzgeschwindigkeit von Kugeln in einer Flüssigkeit umgekehrt proportional zur Viskosität der Flüssigkeit und direkt proportional zum Dichteunterschied zwischen Flüssigkeit und Feststoff, dem Radius der Kugeln und der Schwerkraft ist. Die Stokes’sche Gleichung gilt jedoch nur für sehr kleine Kugeln (unter 0,04 Millimeter Durchmesser), weshalb verschiedene Abwandlungen des Stokes’schen Gesetzes für nicht kugelförmige und größere Partikel vorgeschlagen wurden.
Keine noch so gültige Gleichung für die Absetzgeschwindigkeit kann auch nur die grundlegenden physikalischen Eigenschaften natürlicher Sedimente ausreichend erklären. Die Korngröße der klastischen Elemente und ihre Sortierung, Form, Rundheit, Struktur und Packung sind das Ergebnis komplexer Prozesse, die nicht nur mit der Dichte und Viskosität des flüssigen Mediums zusammenhängen, sondern auch mit der Translationsgeschwindigkeit der Ablagerungsflüssigkeit, den Turbulenzen, die sich aus dieser Bewegung ergeben, und der Rauhigkeit des Bodens, über den sie sich bewegt. Diese Prozesse hängen auch mit verschiedenen mechanischen Eigenschaften der bewegten Feststoffe, mit der Dauer des Sedimenttransports und mit anderen wenig verstandenen Faktoren zusammen.
Die Sedimentation wird von Geologen im Allgemeinen unter dem Gesichtspunkt der Beschaffenheit, der Strukturen und des Fossilgehalts der Ablagerungen betrachtet, die in verschiedenen geographischen und geomorphologischen Umgebungen abgelagert wurden. Es wurden große Anstrengungen unternommen, um zwischen kontinentalen, küstennahen, marinen und anderen Ablagerungen in den geologischen Aufzeichnungen zu unterscheiden. Die Klassifizierung der Umgebungen und die Kriterien für ihre Erkennung sind immer noch Gegenstand lebhafter Debatten. Die Analyse und Interpretation alter Ablagerungen wurde durch das Studium der modernen Sedimentation vorangetrieben. Ozeanographische und limnologische Expeditionen haben viel Licht auf die Sedimentation im Golf von Mexiko, im Schwarzen Meer und in der Ostsee sowie in verschiedenen Flussmündungen, Seen und Flussbecken in allen Teilen der Welt geworfen.
Die chemische Sedimentation wird auf der Grundlage chemischer Prinzipien und Gesetze verstanden. Obwohl der berühmte physikalische Chemiker J.H. van’t Hoff bereits 1905 die Prinzipien der Phasengleichgewichte auf das Problem der Kristallisation von Solen und der Entstehung von Salzlagerstätten anwandte, wurden kaum Anstrengungen unternommen, die physikalische Chemie auf die Probleme der chemischen Sedimentation anzuwenden. In jüngerer Zeit wurde jedoch die Rolle des Redoxpotentials (gegenseitige Reduktion und Oxidation) und des pH-Wertes (Säure-Base-Gleichgewicht) bei der Ausfällung vieler chemischer Sedimente untersucht, und es wurden erneut Anstrengungen unternommen, die bekannten thermodynamischen Prinzipien auf die Entstehung von Anhydrit- und Gipslagerstätten, auf die Chemie der Dolomitbildung und auf das Problem der Eisensteine und verwandter Sedimente anzuwenden.
Der Geochemiker betrachtet den Sedimentationsprozess auch im Hinblick auf die chemischen Endprodukte. Für ihn ist die Sedimentation wie eine gigantische chemische Analyse, bei der die primären Bestandteile der silikatischen Erdkruste in ähnlicher Weise voneinander getrennt werden, wie dies bei der quantitativen Analyse von Gesteinsmaterial im Labor geschieht. Die Ergebnisse dieser chemischen Fraktionierung sind nicht immer perfekt, aber im Großen und Ganzen sind die Ergebnisse bemerkenswert gut. Die geochemische Fraktionierung, die im Präkambrium einsetzte, führte zu einer enormen Anhäufung von Natrium im Meer, von Kalzium und Magnesium in den Kalksteinen und Dolomiten, von Silizium in den Hornsteinen und orthoquarzitischen Sandsteinen, von Kohlenstoff in den Karbonaten und kohlenstoffhaltigen Ablagerungen, von Schwefel in den Sulfaten, von Eisen in den Eisensteinen und so weiter. Obwohl die magmatische Entmischung in einigen Fällen monomineralische Gesteine wie Dunit und Pyroxenit hervorgebracht hat, kann kein magmatischer oder metamorpher Prozess mit dem Sedimentationsprozess mithalten, was die effektive Isolierung und Konzentration dieser und anderer Elemente angeht.