Der häufigste Bestandteil von Sedimenten ist Quarz, der ein Endprodukt der meisten Verwitterungsprozesse von Gesteinen ist. Abhängig von der jeweiligen geologischen Zusammensetzung gibt es in Sedimenten zusätzlich unterschiedlich hohe Gehalte an weiteren Silikatmineralen. In Gebieten mit carbonathaltigen Gesteinen  befinden sich in den Sedimenten zumeist auch Calcit und Dolomit. Ein weiterer Bestandteil von Sedimenten sind organische Verbindungen aus abgestorbener Biomasse aus dem Gewässer selbst oder durch Einträge aus z.B. Grundwasser und  Zuflüsse und Regen.

Die Zusammensetzung eines Sedimentes ist abhängig von einer Reihe verschiedener Faktoren:

• geologischen Beschaffenheit des Gebietes
• Ausmaß der Gesteinsverwitterung (diese wiederum ist abhängig von der Temperatur, den Temperaturschwankungen und den Niederschlägen)
• Fliessgeschwindigkeit des Gewässers, die z.B. eine Klassierung der Bestandteile bewirkt
• Menge und Häufigkeit der Niederschläge (Ursache des erosiv-bedingten Feststoffeintrags)
• umgebende Flora und Fauna (bestimmt Eintrag von Humus und Nährstoffen; zusätzlich wird hierdurch die Photosynthese des Gewässers beeinflusst)

Das Sediment ist somit in einer charakteristischen Weise durch das Einzugsgebiet des umgebenden Umlandes gekennzeichnet und stellt quasi eine Art 'Boden unter Wasser' dar. Gewässersedimente in industrialisierten Regionen sind häufig mit Schwermetallen kontaminiert.

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