Đá sa thạch hình thành trong suốt nhiều thế kỷ, khi cát tích tụ trong sông, hồ hoặc dưới đáy đại dương và cát hòa trộn với canxit hoặc quart rồi trải qua quá trình nén. Sau khi đủ thời gian bằng cách, áp suất đẩy tất cả các yếu tố này lại với nhau để tạo ra đá sa thạch. Bởi vì không phải tất cả cát đều giống nhau mà thay vào đó có nhiều màu sắc và kết cấu hạt khác nhau, mỗi loại cát có một vẻ ngoài độc đáo.
Một trong những thành phố lâu đời nhất trên thế giới là Petra, một tiền đồn trên sa mạc Jordan với hơn 2000 năm tuổi. Rất nhiều cấu trúc ở đó được chạm khắc bằng đá sa thạch trong khu vực. Tuy nhiên, thay vì có vẻ ngoài đồng nhất, các sợi dệt màu khiến các tòa nhà trông giống như được làm từ bánh cẩm thạch hoặc bánh mì lúa mạch đen.
Một số nhà khảo cổ học đã nghiên cứu sự hình thành của đá sa thạch để xác định xem các lớp màu khác nhau đã kết thúc như thế nào trong cùng một loại đá sa thạch. Giả thuyết phổ biến nhất là hỗn hợp của nhiều loại cát khác nhau chia thành nhiều lớp khi cát tích tụ từ nhiều thế kỷ hoặc thậm chí hàng triệu năm trước. Quá trình tương tự diễn ra trong tuyết lở vì sự hỗn loạn của chuyển động đảm bảo rằng không có hai lớp nào chứa cùng một loại vật liệu.
