泥质岩在成岩阶段主要发生压实作用和矿物成分的转变。软泥中富含水，其水分多达总体积的70~90%。在上覆地层的压实作用下，排出大部分的水。因此，在深度1公里左右，泥质沉积物仅含30%的水，此时已形成泥质岩。随着埋深加大，发生不同程度的脱水作用，最后泥质岩中只剩下百分之几的水。矿物成分的转变主要是由于埋深增加而温度逐渐升高。蒙脱石在地温 75~95℃时开始变成混层粘土(如蒙脱石-伊利石)，地温增至150℃以上时，逐渐转化为伊利石和绿泥石。高岭石在100℃以上时，当孔隙溶液中(K)/(H)比值升高时，转变成伊利石。当过渡到初始变质(温度为200~300℃，压力为1×108~2×108帕)时，可出现叶蜡石和浊沸石。随着初始变质程度的加强和继之而来的低级变质作用，最后，伊利石被绢云母和绿泥石代替。因此，研究粘土矿物在成岩作用中的转变，可以提供重要的地热信息，指示石油的生成、保存和煤级的变化。