随着科学的发展，大量的证据表明，石油和天然气是由分散在
沉积岩中的沉积有机质在成岩作用期间经微生物分解或热解作用而形成。
一、油气生成的原始物质
石油和天然气来源于有机质。早在古生代以前，地球上就出现了生物，随着地史的发展，生物广泛地发育起来。地球上的动植物种类繁多，数量很大，化学成分也异常复杂，但就生成油气的主要原始物质而言，仍然是以沉积岩中分散的有机质为主。那么有机物质的哪些组分可以生成油气呢？
（1）类脂化合物。常见的类脂化合物是脂肪，脂肪水解后生成脂肪酸，在还原条件下，脂肪酸发生去
羧基和加氢作用，生成类似石油的液态烃类，是生油最主要的物质。类脂化合物主要来自于低等的生物和微生物体，如低等的藻类、细菌、低等水生物。
（2）蛋白质。蛋白质是生物体的基本组成物质之一，其性质不稳定，与酸、碱共热或遇酶水解可生成
氨基酸的混合物。氨基酸去羧基和氨基可生成不同的低分子碳氢化合物。蛋白质主要来自于低等的生物（细菌、藻类等）。
（3）
碳水化合物。碳水化合物即糖类，是高等植物的主要组分，易被水解、氧化及
生物化学分解。碳水化合物在碱性条件下，发生糖化作用生成脂肪酸，再向烃类转化。碳水化合物较稳定的部分，如
几丁质、纤维素等，可以被降解形成腐殖类物质向煤转化，同时，纤维素经微生物分解也可生成天然气。
（4）
木质素。木质素来自于高等植物，它是由对甲基烯丙基苯为基本结构单元的
高分子化合物，是形成腐殖质的原始物质，故人们认为它可能是石油中
芳香烃的母质之一，也是成煤生气的主要物质。
可见，低等生物（如藻类和低等水生动物）和微生物是生成油气的主要物质。
二、油气生成的外界条件
有机质为石油和天然气的生成提供了物质基础，但要使有机质保存下来，并向油气转化，必须有适当的外界条件。
（一）古地理环境和大地构造条件
根据对现代沉积相和古代沉积岩的调查研究，浅海区、海湾、
潟湖以及内陆湖泊的深湖—半深湖、前三角洲地区，是有利的生油气地理环境。这些地方适宜于生物生活和繁殖，有丰富的有机质，且水体宁静，含氧量少，具有生成油气的还原环境；沉积物来源充足，沉积速度快，有机物能迅速被掩埋起来，利于有机质的保存。
从大地构造角度来说，沉积盆地中各类坳陷具有长时期的沉降作用，且沉降的幅度不断被沉积物所补偿，始终保持有利于生物繁殖的水深环境，保证沉积有机物不断被新的沉积物所覆盖，保持还原环境，减少有机物被氧化消耗。随着有机物埋深加大，地层温度升高，有利于沉积有机质向油气转化。我国松辽盆地中、新生代沉积层厚约5500m，华北、四川、
准噶尔盆地沉积岩厚达上万米，这些盆地都找到了丰富的油气藏。
（二）物理化学条件
有机质向油气转化的物理化学条件主要有细菌、温度、压力、催化剂。
细菌是地球上分布最广、繁殖最快的微生物。细菌能引起多种生物化学作用，尤其是厌氧细菌可以把沉积有机质分解成各种单体化合物和沥青质。在成岩作用初期阶段，细菌分解作用是主导作用。
温度可以加速化学反应进行。沉积有机质在埋藏深度不断加大，地层温度不断上升的情况下，有机质发生热解形成烃类。高温下，有机质变质作用增强，裂解成气态物质（
甲烷）和石墨。在油气形成过程中，温度起主导作用。随着沉积有机质埋藏深度加大，压力升高，在中等温度（50℃）下，增加压力到30～70MPa时，类脂化合物室内模拟试验时产生烃。
压力可以促进加氢作用，使高分子烃变成低分子烃，使不饱和烃变为饱和烃，对形成石油的质量有影响。
催化剂是指能够加速有机质向油气转化的物质，但它本身在反应前后并不发生变化。室内研究表明，在150～200℃时硅酸铝能催化脂肪、氨基酸以及其他类脂化合物生成烃类化合物，
膨润土也有催化作用。
三、油气生成阶段
有机质向油气转化，依据其作用因素和产物的不同，大致可以划分为三个阶段。
（一）生物化学生气阶段
有机质自沉积埋藏开始至1500m深度范围，压力增大，温度小于60℃，以细菌活动为主。有机质在细菌作用下发生分解，产生大量气态物质，如CH4、CO2、N2等。同时，阶段后期有极少量的碳数较高的液态烃形成。因此，此阶段只能形成气藏，而不能形成像样的油藏。
（二）热催化生油阶段
随着有机质埋深加大，地层温度、压力不断升高，细菌作用逐渐减弱，地热及无机催化作用起着主导作用。此阶段深度大约在1500～6000m，温度在60～210℃之间。其中在60～120℃、深度在1500～3000m范围内，有机质发生催化降解、加氢作用，大量的液态烃和气态烃形成，称之为“生油主带”。我们把有机质开始热解成为大量石油烃和气态烃的温度（约60℃）称为“生油门限温度”。在埋深3000～6000m、温度120～210℃阶段，温度的作用更为显著，有机质热解产生少量的气态物，先形成的液态烃部分裂解，形成湿气或凝析气。
（三）热裂解生气阶段
当埋深超过6000m、温度超过210℃时，有机质和已生成的石油发生降解，早期尚有少量的液态烃，但最终它们均裂解成为气态烃（CH4）和石墨，称之为“干气阶段”。
四、生油（气）层
能够生成工业数量的石油和天然气的岩石，称为生油（气）岩，也称为生油（气）母岩。由生油（气）岩组成的岩层称为生油（气）层，它是自然界生成石油和天然气的场所。
生油（气）层是由颗粒较细的沉积岩层组成。常有两类岩石：一是黏土岩，包括
泥岩和页岩；二是碳酸盐岩，如泥晶灰岩、介壳灰岩、白云岩、礁灰岩等。生油（气）层的共同特征是：颜色较深，多为灰褐、黑色；颗粒较细；含有较多的分散状有机质（如微体古生物化石）和黄铁矿。
生油（气）层常形成于水体较为安静、有机质丰富的深湖相、半深湖相、前三角洲相、浅海相、潟湖相等相带。
生油岩的鉴别，目前已由定性的判断向定量的方法分析转变。定量确定生油岩是分析岩石中的各种地球化学指标，包括有机质丰度指标、有机质类型指标、有机质成熟度指标和有机质转化指标四类。