Questo terzo ed ultimo gruppo di rocce sedimentarie comprende tutte quelle che si sono deposte, e si depongono tuttora, per fenomeni chimici. Il più evidente tra questi è la precipitazione, sul fondo di bacini acquei, di composti chimici che si trovano sciolti nell’acqua del mare o dei laghi. Se la quantità dei sali disciolti raggiunge la saturazione, essi precipitano formando così le rocce evaporitiche o evaporiti. Altri sedimenti derivano, invece, da alterazione per dissoluzione, all’aria libera, di rocce preesistenti e danno origine alle rocce residuali.

Evaporiti. Quando un bacino marino rimasto isolato evapora completamente o quasi, sul suo fondo si depositano i sali contenuti nell’acqua del mare. Essi precipitano in ordine inverso rispetto alla loro solubilità: prima la calcite (CaCO₃) e la dolomite [CaMg(CO₃)₂], poi il gesso (CaSO₄ · 2H₂O) e l’anidrite (CaSO₄), infine il salgemma, la silvite e la carnallite (cloruri di Na, K, Mg). Si sono formati in tal modo estesi giacimenti di sali, con spessori anche di decine di metri, sfruttati industrialmente già da lungo tempo.

Anche in bacini desertici, circondati da rilievi dai quali possono scendere saltuariamente torrenti alimentati dalle rare piogge, si possono formare accumuli di sali quando l’alta temperatura fa evaporare le acque che li hanno trasportati in soluzione (figura ►34). 

Si ritrovano, in questo gruppo, i carbonati, calcàri e dolòmie, che già abbiamo incontrato tra le rocce organogene: a volte, infatti, questi materiali derivano da precipitazioni di CaCO₃ o di CaMg(CO₃)₂ nell’acqua del mare, senza l’intervento di organismi viventi.

Anche in ambiente continentale possono formarsi calcàri: il CaCO₃ contenuto nelle acque sorgive o fluviali può arrivare alla saturazione per un aumento di temperatura o per una diminuzione di pressione nell’acqua (come accade, per esempio, dove sbocca una sorgente). Si originano così travertini e alabastri, tutti in straterelli sovrapposti o concentrici, non di rado di colore diverso, per la presenza di piccole quantità di varie sostanze (in genere, ossidi di ferro). Origine analoga hanno, nel mondo carsico sotterraneo, le stalattiti e le stalagmiti che rivestono le pareti di molte grotte, arricchendole di una inesauribile serie di forme fantastiche.

Anche alcune rocce silicee possono derivare direttamente da precipitazione chimica, con la deposizione di silice in corrispondenza di sorgenti termali di origine vulcanica (geyserite, opale). Infine, la silice che circola nel sottosuolo in soluzioni acquose può sostituire, molecola per molecola e conservandone tutte le strutture, il legno di alberi sepolti; hanno così origine le foreste pietrificate e i legni silicizzati (figura ►35).

Rocce residuali. Si definiscono così le rocce che derivano dall’accumulo in posto, cioè senza trasporto, dei materiali che restano dopo l’alterazione meteorica di una roccia affiorante e dopo il dilavamento, ad opera delle acque piovane, delle sostanze solubili che si formano nel caso di tale alterazione. In senso generale rientrano in questa categoria tutti i suoli, come prodotto dell’interazione tra atmosfera e rocce della superficie terrestre.

Tipiche rocce residuali si formano quando l’alterazione meteorica attacca rocce ignee o metamorfiche in climi tropicali caldo-umidi. In tali condizioni, rimangono accumuli rossi di laterite (idrossidi e ossidi di ferro) e depositi biancastri di bauxiti (idrossidi di alluminio, sfruttati per estrarre il metallo).