После гибели живых существ, слагающее их органическое вещество подвергается разнообразным воздействиям: микробному, которое приводит, например, к образованию анаэробами метана, и чисто физическому или химическому, например дегидратации и окислению. Под совокупным действием агентов выветривания и микробов большая часть органического вещества превращается либо в газы, которые рассеиваются в атмосфере, либо в растворимые соединения, которые выносятся грунтовыми водами. В обстановке высокой гидродинамической активности и насыщения кислородом водной среды некоторая часть материала потребляется бентосными организмами-фильтраторами и животными, зарывающимися в осадки. Существуют, однако, обстановки, в которых сохраняется необычно большое количество органического вещества в осадках. Это озера с застойным режимом и частично изолированные водоемы, где, как в Черном море, в придонных водах господствуют сильно восстановительные условия. В таких обстановках содержание органического вещества в осадках часто превышает 15%. На другом конце ряда находятся красные глины абиссальных равнин океана, накопление которых происходит с низкой скоростью в аэробной среде и при слабом поступлении органического вещества. В результате содержание последнего в осадке менее 0,1 %•
Впрочем, большинство обстановок, с которыми связано накопление потенциально нефтематеринских отложений, не принадлежит к разряду крайних случаев. Нефть генерируется за счет органического вещества, отложенного в субаквальной среде осадочных бассейнов в аэробных условиях. Анаэробная среда, которая господствует у поверхности лишь на локальных участках, устанавливается почти повсеместно под слоем отложений мощностью всего несколько сантиметров. Преимущественно сохраняются более устойчивые формы органического вещества, прежде всего материал гумусовой природы, смолы, воски и липиды. Содержание органического углерода в осадках, которые слагают потенциально нефтематеринские горизонты, колеблется от 0,5 до 5 % при среднем содержаний около 1,5 %.
Детальное изучение органических структур в осадках и нефти, сделало возможным познание некоторых механизмов образования нефти и условий, в которых оно происходит. Вкратце весь процесс можно суммировать следующим образом: простой углеводородный спектр, характерный для живых организмов, трансформируется в сложный спектр нефти в результате образования при диагенезе широкой гаммы углеводородов — производных первичных биологических структур, а также поступления огромного количества углеводородов, возникших в процессе термического преобразования глубоко захороненного органического вещества. Наибольшее количество нефтяных углеводородов образуется за счет последнего в недрах, прогретых до температур примерно от 60 до 150°С.
Например, единственным порфирином, синтезируемым в значительном количестве живыми организмами, является хлорофилл. По мере того как хлорофилл погружается вместе с вмещающими осадками на все большие глубины, он теряет фитольную цепь. Зеленые хлорины превращаются в красные порфирины, которые представлены весьма широкой гаммой производных. В древних осадках содержатся тысячи порфиринов, производных молекул хлорофилла. Из простой фитольной цепочки, находящейся в молекуле хлорофилла, образуются пристан, фитан и различные производные близкого строения, которые идентифицированы в составе осадков и нефти. Относительно простой набор углеводородов, характерный для водорослей (три или четыре углеводорода), постепенно усложняется после захоронения в процессе диагенеза. Наконец, с повышением температуры на больших глубинах в условиях термолиза и термокатализа начинается деструкция органического матрикса (керогена) и образуются сотни углеводородов, которые разбавляют исходную смесь биогенных углеводородов.
Наиболее важным фактором генезиса нефти следует считать термическую историю нефтематеринских пород.
Таким образом: диагенез представляет собой процесс биологического, физического и химического преобразования органических остатков, завершающийся до того, как начнет проявляться отчетливо выраженное температурное воздействие. Диагенез соответствует интервалу глубин, где температура слишком низка, чтобы вызывать существенную деструкцию молекул биополимеров. Органическое вещество осадков первоначально представлено биополимерами, унаследованными от живых существ: углеводами, белками, липидами, лигнином и такими соединениями, кахитин, воски, смолы, гликозиды, пигменты, жиры и эфирные масла. Существенную часть этого материала поедают зарывающиеся в ил организмы. Часть соединений образует комплексы с минеральными компонентами, в то время как определенные вещества подвергаются воздействию микробов. Последние с помощью ферментов разлагают биополимеры на слагающие их мономеры. Некоторые биомономеры не вступают в дальнейшие реакции. Другие конденсируются с образованием сложных высокомолекулярных геополимеров, являющихся предшественниками керогена. При диагенезе эта сложная смесь мономеров, гео- и биополимеров испытывает низкотемпературные трансформации, протекающие с потерей О, N и S, в результате чего образуются более углеродистые соединения.
Процесс дальнейшего изменения органического вещества под воздействием возрастающей температуры называется катагенезом.