沉積物在埋藏以後，至固結為堅硬巖石，在受到變質作用或風化作用之前的各種物理、化學和生物的變化。這是廣義的成巖作用。其中，沉積物變為沉積巖的變化，也包括石化作用，是狹義的成巖作用。歐洲的一些學者把這一階段稱為早期埋藏階段或淺埋作用階段，美國一些學者則稱為早期成巖階段。沉積物固結為沉積巖以後至變質作用或風化作用之前所發生的變化稱後生作用。歐洲一些學者又稱之為深埋作用，或晚期埋藏作用，與美國一些學者所稱的晚期成巖作用相當。本條目論述的成巖作用指狹義的成巖作用。成成巖作用一詞雖然各傢的用法仍不完全統一，但是用以表示沉積演化過程中的一個階段，則是一致同意的。
成巖作用階段之前所產生的變化屬同生作用，它包括沉積物在埋藏以前、在搬運與沉積過程中所發生的化學的和物理化學的變化。
成巖作用中的變化 成巖作用始自沉積物沉積後被一薄層新的沉積物掩蓋而與原來的沉積環境隔絕之時。在這種條件下，引起成巖變化的一個重要因素是厭氧細菌，其作用的結果導致介質的pH值急劇增大，Eh值降低。如莓狀（球狀）黃鐵礦就是這一時期形成的有代表性的礦物。
在成巖作用中，低溫反應通常要放出熱量──放熱反應，並伴有絡合物的形成作用。這對於有機質轉化為石油、以及某些元素的遷移、富集和沉淀，都是十分有利的。在富含細菌的還原條件下，許多較大的有機分子和無機分子都會被破壞，植物質要分解，並隻保存其最穩定的部分（主要是木質部分）。
細菌的活動，也引起硫同位素的分餾，因之硫同位素的比值（34S/32S）可以作為成巖階段（早期埋藏階段）沉積物的有價值的成因標志。
成巖作用持續的時間和分佈的深度，取決於沉積物的物質成分、結構、有機組分、堆積速率和水的深度等因素。成巖作用的下界相當於細菌作用消失的深度，此帶的厚度約1～100米，延續的時間可能在103～106年。由於成巖作用是在埋藏不深的地帶發生的，而且又是發生在無垂直貫通裂隙的沉積物中，因之成巖期的主要作用是本層物質的遷移、重新分配組合，沒有或很少有外來物質的參加。此時溫度不高，壓力不大。它所表現出的特征是自生礦物顆粒不大，新生礦物或其集合體的分佈受層理控制，可穿過層理，但不穿過層面。礦物常表現為堿性及還原條件下的產物。
後生作用 後生作用的發生，與較高的溫度、壓力以及外來（本層以外）物質的加入有關，因之後生作用的強度很大程度上取決於大地構造狀況。在構造變動劇烈的造山地帶，由於最初地殼強烈下沉和上覆巨厚沉積的負荷，以及後來強烈構造力的疊加，巖石可發生強烈的後生變化，甚至變質作用。而在構造變動較弱和埋藏不深的穩定地區，則可能隻有不明顯的後生作用發生。
由於靜水壓力、負荷壓力及構造應力等力的作用，沉積物中可出現大量的裂隙，有助於水溶液的流動，促進後生變化的進程。後生作用的介質為堿性至弱堿性及弱還原條件，或近於中性的氧化-還原條件。後生作用帶的上界，總的說是由成巖作用帶的下界所決定，可達10000米。後生作用延續的時間可從104～105年至107～108年。在造山帶，由於沉積物的快速升起，可能延續時間較短。
後生作用階段因溫度、壓力高，作用時間長，因之所形成的新生礦物晶體粗大；由於外來物質的加入，新生的自生礦物性質常與本層物質無關，其分佈不受原生構造──層理的控制。它既可穿過層理，也可穿過層面。最常見的是交代、重結晶、次生加大等。所形成的自生礦物反映瞭後生期介質的pH、Eh特點，而且是比重大、分子體積較小的變種。如成巖早期形成的莓狀黃鐵礦，會轉變成立方體黃鐵礦等。
有人提出進後生作用和退後生作用的概念，用來表示後生作用向變質作用及表生作用過渡的兩種趨勢。也有人提出成巖期的3個階段：氧化還原階段、以交代作用為特點的轉移階段和以生成雲母類為特征的層狀矽酸鹽階段。前者相當於本文的成巖階段，後二者相當於此處的後生階段。
表生成巖作用 指在地表以下不太深的范圍內、近常溫常壓的條件下，沉積物（巖）在滲透水和淺部地下水（包括下滲水、上升水）的影響下所發生的變化。它與表生作用不同，後者是大氣圈與巖石圈之間發生的所有化學和物理化學作用的總和，主要表現為巖石的分解和成壤作用，是一種“去石化作用”。而表生成巖作用則主要是在地下水作用下發生的變化，表現為膠結、交代和某些物質的富集，以至成礦的作用。表生成巖作用帶的深度下限及該階段持續的時間，決定於含氧及CO2的水的下滲深度。
影響成巖作用和後生作用的因素 影響成巖作用和後生作用的因素很多，如物質成分、物質本身的地球化學性質、沉積圍巖的性質、巖相和巖性、地質構造環境、水的性質、pH值、Eh值、各種組分的活度（逸度）、溫度、壓力和有機質等。物質的成分和性質涉及其自由能、其形成絡合物的穩定常數等，這些因素可影響物質的成分在溶液中是長期保持遷移狀態還是很快沉淀下來。巖性因素包括其孔隙度和滲透性，決定溶液遷移的快慢和遠近。強烈坳陷快速堆積和埋藏的地槽區，沉積巖可遭受較長時間和強烈的後生作用，其成巖階段可能較短；穩定的沉積緩慢的地臺區，沉積巖（物）則可能表現出較明顯的成巖變化。巖相是一個綜合的因素，不同的巖相可包括某些不同因素的綜合作用。
水的作用十分重要，成巖後生變化幾乎總是在有水的參加下進行的。當溶液中的任何物質的活度系數減小時，則會加大克分子濃度或加大其溶解度。所有的鹽類在水中都要增大克分子濃度，減小活度系數值。因此，CaCO3在NaCl溶液中比在純水中溶解得更完全。鹽度高的水比純水具有更高的溶解能力，更有利於物質的遷移。介質的Eh和pH條件對各種礦物（特別是含變價元素及氫氧化物或氧化物的礦物）的穩定性影響較大，由於沉積物埋藏後的變化通常是穩定相的平衡，Eh和pH值的變化就可以規定各種各樣的礦物的穩定區。
溫度的重要作用在於它可以影響礦物結晶的地球化學性質、綜合劑的電離化、OH-的活度、礦物的溶解度以及溶液的流動性。壓力可影響礦物的溶解度，埋藏較淺時，一般隻發生機械的壓實，而埋藏較深時，則可能出現化學的壓實作用。在壓力的作用下，礦物的轉化趨勢是趨向分子體積較小的變種。
生物的生機活動（如細菌的活動）可改變介質的Eh值、pH值，促使沉積物發生變化。還可提供某些物質，如脫硫細菌的作用可分解出H2S，參與形成硫化物。腐殖質在溶解不溶性鹽類釋出金屬離子、溶解礦物和矽酸鹽、延遲金屬的沉淀、對金屬的螯合作用、陽離子的交換、表面吸收等方面，起很大作用。
成巖作用和後生作用的過程，很大程度上還取決於氣候條件。例如在潮濕氣候帶的海盆地，可以發生海解作用、成巖作用、後生作用、表生成巖作用或變質作用、表生作用的全過程。而在幹旱的大陸環境中，有機質的作用很弱，成巖作用階段與後生作用階段的劃分不明顯，由於高礦化度的上升水作用強烈，因而表生成巖作用顯著（鹽漬化、碳酸鹽化等）。在冰川發育地區和火山作用地區，成巖後生作用的進程又有不同。但不管是潮濕氣候或是幹旱氣候帶，在特殊情況下，沉積物沉積後也可直接過渡為表生成巖階段。例如，沙漠地區石英砂粒表面“沙漠漆”的形成，以及因上升的毛管水作用導致的膠結，黃土沉積中“砂薑”的形成等；河流堤岸沉積和近岸河漫灘沉積中的鈣質結核，由於地表水和地下水的相互作用，形成膠結極堅硬的巖石。
成巖作用和後生作用的方式 包括下列各種：①壓實作用，指在上覆沉積物不斷加厚而使負荷壓力增加的情況下，松散沉積物變得比較致密，體積減小，其中水含量減小。機械的壓實不伴有化學反應，化學的壓實作用伴有顆粒間或顆粒與水之間的化學反應及新生礦物的形成。沉積物經壓實後，孔隙度減小，結構與構造發生變化。如出現顆粒的定向性、壓溶結構和次生加大結構等。②水化作用，指礦物與水結合成為含水的礦物的作用，反之即脫水作用。石膏（CaSO4·2H2O）與硬石膏（CaSO4）間的轉化是這一作用的典型例子。沉積盆地的沉積大都是在水介質中進行的，因此最初階段發生的水化作用，是普遍的現象。隨著埋藏深度的加大，沉積物（巖）固結程度的增強，逐漸會發生脫水的作用。③水解作用，指礦物在水的作用下發生分解的作用。水起著鹽基的作用，並提供氫氧離子。大多數矽酸鹽礦物均可發生水解，這與水介質的pH值有關，礦物水解過程中可有金屬陽離子的遊離。隨著pH值的變化，礦物可以朝著水解方向進行，也可朝著去水解方向進行。④氧化與還原作用，這一作用與沉積環境和沉積演化的階段有關。大陸環境及廣海環境的沉積物表層常發生氧化，而停滯的閉流盆地沉積物常處於還原環境。在同生階段，正常的沉積常處於氧化或弱氧化環境（海解階段、陸解階段），在成巖期和後生期變為還原及弱還原環境。⑤離子交換和吸附作用，水中呈離解狀態的H+和OH-與遭受變化的礦物中的離子可以發生交換反應。水電離而產生的H+，能置換礦物中的堿金屬離子。在成巖、後生階段，粘土礦物和沸石類礦物等，都可進行離子交換或離子吸附作用。最容易被吸附的首先是H+和OH-，以後就是陽離子Cu2+、Al3+、Zn2+、Mg2+、Ca2+、K+、Na+和陰離子S2-、Cl-、SO42-。當H+或OH-離子被吸附後，吸附劑就帶有自由電荷。例如，粘土礦物常與鹽基離子結合而帶負電荷，因此，粘土礦物能從海水中或溶液中吸附許多稀有金屬。某些礦物吸附一些離子或進行離子交換之後，即轉變為另一礦物。⑥膠體陳化作用，是指膠體脫水、過渡為偏膠體，最後形成穩定的自生礦物的過程，蛋白石-玉髓-石英的變化即是其例。重結晶是後生作用中極常見的現象，在壓力增大（或伴有溫度的升高）的情況下，變化的趨勢是縮小體積，及礦物變為分子體積較小的變種。⑦交代作用，是發生在已固化的沉積巖內對已有礦物的一種化學的替代作用，在化學上它是保持晶形不變的情況下的沉淀轉化作用，主要發生在後生期和表生成巖期。經交代後常造成某些礦物的假象。⑧結核，是在礦物巖石學特征上（成分、結構等）與周圍沉積物（巖）不同的、規模不大的包體，它可以產生在成巖的各個階段，通常是化學的或生物化學的產物。⑨自生礦物的形成，在成巖期和後生期，會形成與各時期的介質條件相平衡的自生礦物，有一些是階段的標志礦物。如成巖期的莓狀黃鐵礦、菱鐵礦、白雲石、鱗綠泥石等；後生期的赤鐵礦、板鈦礦、次生沸石、次生碳酸鹽、雲母類和釉生長石等。⑩膠結作用，指個別顆粒彼此聯結的過程，它可以通過粒間礦物質的沉淀、碎屑顆粒的溶解和沉淀、粒間反應等方式完成。因此，常用於表述顆粒巖石（如砂巖）。（11）固結作用，指松散的沉積物轉變為堅硬巖石的過程，常用於表述粘土巖及各種生物化學巖。（12）石化作用，是最廣泛的一般性用語，它表示各種未固結的沉積物轉變為堅硬巖石的總過程。
參考書目
劉寶珺主編：《沉積巖石學》，地質出版社，北京，1980。
G.Larsen，et.al.，ed.，Diagenesis in Sediments and Sedimentary Rocks，Elsevier Sci.Pub.Co.，Amsterdam，1979.