A génese das rochas sedimentares implica duas etapas fundamentais:
- Sedimentogénese: elaboração dos materiais que as vão constituir até à sua deposição;
- Diagénese: evolução posterior dos sedimentos, conduzindo à formação de rochas consolidadas.
Sedimentogénese
A sedimentogénese engloba três etapas: a meteorização e erosão; o transporte; e a sedimentação (deposição).
Meterorização
À superfície da crosta terrestre afloram rochas que ficam expostas à acção de variados agentes, tais como a água, o vento, o ar, as mudanças de temperatura e os próprios seres vivos. Estes agentes, actuando sobre as rochas, provocam a sua alteração física e química, fenómeno que é designado por meteorização.
As rochas de um modo geral, expostas aos agentes da geodinâmica externa, experimentam, simultaneamente, dois tipos de transformações. Uma alteração química, designada por meteorização química, em que certos minerais dão lugar a outros mais estáveis em diferentes condições ambientais, e uma desagregação mecânica – meteorização física, que pode não estar necessariamente relacionada com a alteração mineralógica.
Meteorização Física
Provoca nas rochas uma desagregação em fragmentos de dimensões cada vez menores, mas que retêm as características do material original. Esta fragmentação aumenta a superfície exposta aos agentes de meteorização.
Agentes externos que podem actuar sobre as rochas e acelerar a sua fragmentação são, por exemplo:
- Efeito do Gelo (crioclastia): a água depositada nas fendas da rocha congela a baixas temperatura; o aumento de volume do gelo leva ao alargamento das fissuras;
- Acção mecânica da água e do vento: as águas de escorrência deslocam os sedimentos mais finos, formando colunas que ficam protegidas por detritos maiores. Essas colunas chamam-se chaminés-de-fada. Também a água e o vento transportam detritos que chocam com as rochas, acelerando o desgaste;
- Acção dos seres vivos: são exemplo as plantas, que alargam as fissuras das rochas com as suas raízes;
- Alívio de pressão (esfoliação): as rochas plutónicas são formadas em profundidade sob pressão. O alívio de material rochoso suprajancente leva à expansão da rocha, que fractura em camadas concêntricas.
- Termoclastia: as variações de temperatura conduzem a modificações no volume da rocha, fragilizando a sua estrutura;
- Haloclastia: os sais dissolvidos na água, que ocupa as fendas das rochas, vão precipitar. Os cristais formados aumentam as fissuras
Meteorização Química
A maioria dos minerais gerados em profundidade torna-se instável nas condições superficiais. Esses minerais experimentam uma decomposição química traduzida pela alteração da estrutura interna, podendo verificar-se remoção ou introdução de elementos. Ocorrem processos complexos pelos quais se originam outros minerais mais estáveis:
- Hidrólise: leva à formação de novos minerais com desintegração do mineral original( ex.: feldspato dá lugar a minerais de argila);
- Dissolução: os minerais reagem com a água ou com um ácido e os seus iões dissolvem-se em solução (ex.: dissolução da halite).;
- Hidratação: combinação química dos minerais com a molécula de água, o que promove o aumento de volume do material (ex.: a limonite forma-se pela hidratação da hematite);
- Oxidação: ocorrem reacções de oxirredução nos minerais (ex.: aparecimento de ferrugem);
- Carbonatação: as águas acidificadas (resultantes, por exemplo, da interacção da água com o dióxido de carbono atmosférico) podem reagir com minerais, formando produtos solúveis. No caso em que o ácido carbónico reage com o carbonato de cálcio, são removidos, em solução, iões cálcio e iões hidrogenocarbonato.
Erosão
Após a meteorização, as partículas degradas vão ser removidas dos locais onde foram originadas pelos agentes erosivos, para depois sofrerem transporte.
Transporte
Corresponde à deslocação dos detritos, por diversos agentes de transporte, até ao local onde serão depositados. Consoante o agente (água, vento) que os transporta, os sedimentos deslocam-se por diferentes processos (suspensão, saltação, deslizamento, rolamento) e apresentam aspectos diferentes, quanto ao calibre, brilho, rolamento.
Se os sedimentos apresentarem todos aproximadamente o mesmo tamanho classificam-se como sedimentos bem calibrados. Caso contrário, classificam-se como sedimentos mal calibrados.
Quanto ao grau de arredondamento, se os sedimentos forem muito arredondados significa que foram transportados com grande energia. Caso contrário, se os sedimentos forem angulosos, significa que foram transportados por um agente transportador de pouca energia. 
Se os sedimentos apresentarem um certo brilho, quer dizer que o agente transportador foi a água. Se se apresentarem baços, o agente transportador foi o vento.
Sedimentação
Verifica-se quando o agente transportador perde energia e os sedimentos se depositam. Pode ocorrer em ambientes terrestres, mas é mais importante e frequente em ambientes aquáticos. A sedimentação dá-se, em regra, segundo camadas sobrepostas, horizontais e paralelas. Às camadas originadas dá-se o nome de estratos, que quando se formam, comprimem as camadas inferiores. Às superfícies de separação de estratos dá-se o nome de juntas de estratificação. Cada estrato fica entre dois outros, sendo o de cima denominado por tecto e o de baixo, muro.
Existem também casos de estratificação entrecruzada, que revela uma variação na intensidade da força ou da direcção do agente transportador.
Diagénese
A diagénese é um conjunto de processos físico-químicos que ocorrem após a sedimentação e pelos quais os sedimentos se transformam em rochas sedimentares coesas.
- Compacção e desidratação: novas camadas vão-se sobrepondo a outras, durante a sedimentação, o que vai aumentar a pressão a que as camadas inferiores ficam sujeitas. Devido ao peso dos sedimentos que se sobrepõem, a água incluída nos interstícios dos materiais é expulsa, e as partículas ficam mais próximas, diminuindo o volume da rocha, que se torna mais compacta e mais densa.
