地壳上原始有机质的数量很大、种类繁多、结构复杂。欲使这些有机质转化为石油烃类，其堆积、保存和转化过程必须处于适宜的地质环境—沉积盆地。沉积岩中的有机质要向石油转化必须经历一个碳、氢不断增加而氧不断减少的过程，即为一个去氧、加氢、富集碳的过程。C. E. ZoBell研究了不同成岩阶段的沉积有机质和石油的元素组成，结果表明随埋藏深度的加大，氧、氮、硫、磷逐渐减少，而碳、氢相对富集。所以，原始有机质的堆积、保存和转化过程，必须是在还原条件下进行，而还原环境的形成及其持续时间的长短则受当时的地质及能源条件所制约。
一、油气生成的地质环境
原始有机质在陆地表面难以保存。大气中的氧自由出入，有机质易被氧化破坏。当原始有机质在比较广阔的长期被水(海水或湖水)淹没的低洼地区沉积下来，水体起着隔绝空气的作用，即使水体含有一定量氧气，一部分有机质被氧化而消耗后，其他大量有机质仍然能够保存下来并向油气转化。但是，这种有利于有机质堆积、保存和转化的地质环境，并不是到处都有，它们受到区域大地构造和岩相古地理等条件的严格控制。
(一)大地构造条件
板块构造学说认为地球表层是由若干个岩石圈板块拼合而成。这些岩石圈板块的水平运动中包含着垂直构造运动的性质，因而在地质历史上能够形成各种类型的沉积盆地，为油气生成、聚集提供了有利场所。
在板块相互作用带上，板块的离散运动和聚敛运动都包含有垂直构造运动。但是，纯粹的转换运动则不带垂直运动性质。可见只有前两种板块运动才与沉积盆地的形成密切相关:在离散板块分离处，伴随着洋壳生成，地壳变薄引起下沉、弯曲，出现张性环境中的各种沉积盆地;在聚敛板块接合处，伴随着洋壳消亡、陆壳增厚和碰撞造山带上升，沿着造山带的翼部出现许多沉积盆地。在时间顺序上，某一盆地在不同时期可以发生在不同类型的环境中，也可以逐渐过渡。
(二)岩相古地理条件
国内外油气勘探实践证明:无论海相或陆相，都可能具备适合于油气生成的岩相古地理条件。在海相环境中，一般认为浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域。在浅海大陆架范围内，水深一般不超过200m，水体较宁静，阳光、温度适宜，生物繁盛，尤其各种浮游生物异常发育，死亡后不需经过太厚的水体即可堆积下来;在三角洲发育部位，陆源有机质源源搬运而来，加上原地繁殖的海相生物，致使沉积物中的有机质含量特别高，是极为有利的生油区域;至于海湾及渴湖，因有半岛、群岛、沙堤或生物礁带与大海相隔，携带大量氧气的汹涌波涛难以侵入，新的氧气不易补给，在这种半闭塞无底流的环境中，也对保存有机质有和。在这些浅海区域，浮游生物特别发育，属于II型干酪根;若有陆源有机质加入，则可见到II型与III型干酪根的混合产物。波斯湾盆地的中之新生界，西西伯利亚的侏罗系、白圣系，墨西哥湾的中、新生界，以及我国四川盆地的志留系、二叠系、三叠系都属于浅海环境的产物。而在滨海区和深海区，不利于有机质保存和油气生成。在滨海区，海水进退频繁，浪潮作用强烈，不利于生物繁殖和有机质的堆积保存;深海区生物本来就少，死后下沉至海底需经历巨厚水体，易遭氧化破坏，加上离岸又远，陆源有机质需经长途搬运，早被淘汰氧化，都不利于有机质的堆积和保存。
(三)古气候条件
古气候条件也直接影响生物的发育。年平均温度高、日照时间长、空气湿度大，都能显著增强生物的繁殖能力。所以，温暖湿润的气候有利于生物的繁殖和发育，是油气生成的有利外界条件之一。
上述各项条件都对形成适于有机质繁殖、堆积、保存的环境产生综合性的影响，相互之间有密切联系。其中大地构造条件是根本的，它控制着岩相古地理及古气候的特征。所以，我们在研究任何区域油气生成条件时，必须从区域大地构造特征入手。
二、物理化学条件
适宜的地质环境为有机质的大量繁殖、堆积和保存创造了有利的地质条件，但有机质向石油及天然气演化还必须具备适当的温度、时间、细菌、催化剂、放射性等物理、化学及生物化学条件。
近几年来，世界各国的油气勘探经验和许多学者的重要研究成果，证明温度与时间是在油气生成全过程中至关重要的一对因素。其他因素(如细菌、催化剂、放射性物质等)也有一定的影响。
在沉积有机质降解演化为石油及天然气的全过程中，温度自始至终都是一个极为活跃的控制因素。在地质环境里，地热是取之不尽、用之不竭的最佳能源，无论油气的生成、运移或破坏，都离不开温度的制约。在世界各国的油气勘探中，成功的经验和失败的教训，追根求源，也往往是同温度作用有关;尤其是在海上开展油气勘探，钻探成本高，必须在现代数字地震勘探的基础上，进行有机质的热成熟度分析，作出早期油气资源预测，圈定油气生成的有利区块，选择钻探对象，以便提高钻探成功率。当代许多石油地质学家和石油地球化学家纷纷致力于研究温度在地质历史上与油气生成和破坏过程的关系，相继发表了许多重要论著，极大地推动了这个领域的研究。
1.作用机理
随着沉积有机质埋藏深度加大，地温相应升高，生成烃类的数量应该有规律地按指数增长;换言之，在有机质向油气转化的过程中，温度不足需用延长反应时间来补偿。若沉积物埋藏太浅，地温太低，有机质热解生成烃类所需反应时间很长，实际上难以生成具商业价值的石油;随着埋藏深度的增大，当温度升高到一定数值，有机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称为有机质的成熟温度或生油门限，这个成熟温度所在的深度，即称为成熟点。
2.时间一温度指数(TTI )
1971年，原苏联学者H. B. JIorlaTHH首次提出时间一温度指数的概念，用来表示时间与温度两种因素同时对沉积物中有机质热成熟度的影响。但是，由于他采用了不准确的资料建立地质模型，计算结果与实际情况不符，遭到原苏联学者的广泛批评。后来，美国学者D. W. Waples发现H. B. JIorlaTHH所提出的概念可取，应用美国资料将它发展、完善，于1980年正式系统地介绍了这一方法，告诉人们怎样预测在一个沉积盆地内，何处何时烃类已经生成，以及液态烃将会裂解为气态烃的深度。现在这一简便实用的预测方法已被各国学者广泛采用。
