Radiolarite kommen manchmal als mehrere hundert bis mehrere tausend Meter mächtige Schichtfolgen vor. Sie sind seit dem Kambrium bekannt. Zu den typischen Beispielen zählen die karbonischen "Lydite" des Rheinischen Schiefergebirges aus Sauerland und Harz und die jurassischen Radiolarite der Alpen.

Die karbonischen Radiolarite enthalten neben Quarz und Illit authigenen Albit und Chlorit, Fe-Oxide und/oder Fe-Sulfide und organischen Kohlenstoff. Die SiO₂-Grundmasse zwischen den Radiolarien besteht aus Trümmern von Radiolarien oder entstand durch Auflösung von Skeletten. Auch die mesozoischen Abfolgen zeichnen sich meist durch eine deutliche Schichtung aus; dünne Tonlagen trennen die Radiolaritbänkchen. Diese Rhythmik könnte als diagenetische Akzentuierung einer primären Wechsellagerung interpretiert werden. Der Zustrom der Kieselskelette riss episodisch ab, und Ton wurde stattdessen akkumuliert. Eine andere Variante sedimentärer Rhythmik zeigt die Wechsellagerung zwischen Radiolariten und dünnen Turbiditbänkchen mit Radiolarien. Die jurassischen Radiolarite der Tethys wurden wohl in der Tiefsee unterhalb der Karbonat-Kompensationstiefe (CCD) äquatornah abgelagert. Dabei befand sich die CCD nach verschiedenen Autoren etwa halb so tief wie heute. Triassische Radiolarite Japans, die auch Schwammnadeln führen, weisen mit 30 mm/1000 a relativ hohe Akkumulationsraten auf. Sie entstanden in einem flacheren Randmeer.

In der Nachbarschaft mittelozeanischer Rücken überlagern Radiolarienschlämme in Abhängigkeit von der Tiefenlage der CCD die absinkende ozeanische Kruste mit ihrer initialen Bedeckung aus Erzkrusten und Foraminiferenschlämmen. Radiolarite sind dementsprechend auch ein typischer Bestandteil von Ophiolithen, den Relikten ozeanischer Kruste, die z.B. im Oman, in den Alpen oder auf Zypern anstehen. Allerdings gehen die Radiolarite dort allmählich in Karbonate, sogar Riffkalke, über. Ein Phänomen, das wohl mit den besonderen paläogeographischen Bedingungen schmaler Ozeanbecken verknüpft zu sein scheint.