Xỏc động vật, thực vật chủ yếu là tảo phự du trong biển đĩ lắng đọng, tớch tụ cựng với cỏc lớp đất đỏ trầm tớch vụ cơ xuống đỏy biển từ hàng triệu năm về trước đĩ dần biến thành dầu mỏ, sau đú thành khớ tự nhiờn cú thể quỏ trỡnh lõu dài đú xảy ra theo 3 giai đoạn: biến đổi sinh học bởi vi khuẩn biến đổi hoỏ học dưới tỏc dụng của cỏc điều kiện địa hoỏ thớch hợp và sự di chuyển tớch tụ cỏc sản phẩm trong vỏ trỏi đất.
nhất, cỏc khớ tạo ra như N2, NH3, CO2, CH4... hồ tan trong nước rồi thoỏt ra ngồi, phần chất hữu cơ cũn lại bị chụn vựi ngày càng sõu trong lớp đất đỏ trầm tớch. Khụng gian ở đú xẩy ra quỏ trỡnh phõn huỷ sinh học đú gọi là vựng vi khuẩn.
Ở giai đoạn hoỏ học tiếp theo vật liệu hửu cơ cũn lại, chủ yếu là cỏc chất lipid, nhựa, sỏp, terpen axit bộo, axit humic tham gia cỏc phản ứng hoỏ học dưới tỏc dụng xỳc tỏc của cỏc chất vụ cơ trong đất đỏ ở điều kiện ỏp suất lớn hàng trăm, thậm chớ hàng nghỡn atmotphe, ở một vài trăm độ bỏch phõn. Cỏc chất vụ cơ khỏc nhau, đặc biệt là cỏc aluminosilicat, cú thể đống vai trũ chất xỳc tỏc. Quỏ trỡnh biến đổi hoỏ học đú xảy ra vụ cựng chậm. Càng xuống sõu, thời gian càng lớn, sự biến đổi càng trở nờn sõu xa theo chiều hướng:
Hợp chất phức tạp sinh vật-> h/c hữu cơ đơn giản hơn
Hợp chất thơm phức tạp -> h/c thơm đơn giản, hydrocacbon đơn giản naphen, parafin.
Hydrocacbon phõn tử lớn -> Hydrocacbon phõn tử lượng bộ
Phản ứng chủ yếu xảy ra trong giai đoạn hoỏ học là phản ứng cracking, trong đú mạch cacbon của phõn tử chất hữu cơ bị đứt gĩy dần. Kết quả là cỏc chất hữu cơ đơn giản hơn, chủ yếu là cỏc hydrocacbon sinh ra ngày càng nhiều.
Đồng thời với việc xỏy ra cỏc phản ứng cracking phõn huỷ đú là quỏ trỡnh ngưng tụ, kết hợp với một số cỏc chất hữu cơ tương đối đơn giản vựă tạo thành để tạo ra cỏc chất hữu cơ phức tạp hơn: cỏc chất nhựa, asphalten.Cỏc chất nhựa asphalten tan kộm, nặng hơn, nờn phần lớn bị kết tủa, sa lắng, phần ớt cũn lại lơ lửng phõn tỏn khối chất lỏng hydrocacbon sinh ra bởi quỏ trỡnh carcking.
Tập hợp cỏc phản ứng địa hoỏ học đú đĩ biến dần cỏc vật liệu hưu cơ thành dầu mỏ và khớ tự nhiờn. Như vậy cú thể coi khớ tự nhiờn là sản phẩm của quỏ trỡnh phõn huỷ hoỏ học dầu mỏ, do đú mỏ khớ tự nhiờn thường ở sõu hơn mỏ dầu, tuổi của khớ tự nhiờn cao hơn tuổi của dầu mỏ. Dầu mỏ càng già sẽ càng nhẹ đi, càng chứa nhiều chất ớt phức tạp, càng biến nhiều thành khớ.
Dầu mỏ đang được tạo thành ở dạng hỗn hợp lỏng cú thể bị di cư từ chỗ này sang chỗ khỏc dưới tỏc dụng vận động kiến tạo của vỏ trỏi đất. Chỳng thẩm thấu, chui qua cỏc lớp đất đỏ xốp, chỳng chảy theo khe nứt và cú thể bị tập trung, bị giữ trong những tầng đỏ đặc khớt, tạo ra những tỳi dầu mà ta thường gọi là mỏ dầu. Trong cỏc mỏ dầu cỏc quỏ trỡnh húa học vẫn tiếp tục xẩy ra, dầu vẫn tiếp tục biến thành khớ, tạo ra cỏc mỏ khớ. Khụng gian xảy ra cỏc phản ứng hoỏ học đú gọi là vựng hoỏ học.
Cần nhớ rằng quỏ trỡnh đú xảy ra rất chậm, kộo dài hàng chục thậm chớ hàng trăm triệu năm rồi và vẫn đang xảy ra, do đú tuổi của dầu mỏ, của khớ tự nhiờn là rất lớn.
Như vậy quỏ trỡnh hỡnh thành dầu mỏ và khớ tự nhiờn cú thể biểu diễn bằng sơ đồ sau:
(1) (2) (3 (3) (2’) (3’)
Hỡnh 2.1: Sơ đồ hỡnh thành dầu mỏ và khớ tự nhiờn
(1) Quỏ trỡnh phõn huỷ sinh học (2,2’); (3;3’) Quỏ trỡnh hoỏ học
A: Cỏc vật liệu hữu cơ thực vật, động vật
B: Dầu mỏ sơ khởi, ở đú cỏc vật liệu hữu cơ thực động vật sơ bộ bị phõn huỷ nhờ quỏ trỡnh sinh học, hoỏ học
C: Dầu mỏ D: Khớ tự nhiờn