研究地質體中有機質的組成、結構、起源和演化的學科。是地球化學的一個分支。
發展簡史 開發利用可燃礦產的長期過程中，對石油和煤的化學組成與性質逐步積累瞭豐富的知識，從而促進瞭有機地球化學的萌芽與發展。20世紀20年代蘇聯的В.И.維爾納茨基先後發表瞭《生物圈》、《地球化學概論》等專著，系統總結和論述瞭地殼中碳與活質的地球化學。1927年他領導籌建瞭世界上第一個專業實驗室──活質質實驗室。1934年德國化學傢A.特賴佈斯從原油、煤和頁巖中分離鑒定出瞭色素──金屬卟啉化合物，並證明瞭石油是生物成因的。60年代以來開始盛行幹酪根降解成油的石油成因新觀點，並在生油巖評價與油源對比方面成功地采用瞭許多新方法、新技術。由於采用瞭各種色譜技術、色譜-質譜-電子計算機、核磁共振、高分辨電子顯微鏡等，已能從分子水平研究地質類脂物，並已深入研究和新發現瞭許多重要的生物標志化合物或分子化石；對高分子量有機質，如腐殖酸與幹酪根等的研究也正在開始取得突破。
有機質的分佈和類型 地殼巖圈中的有機質約共有3.8×1015噸，主要呈分散狀態產於細粒沉積物中，頁巖有機質達3.6×1015噸，而煤和石油有機質分別僅為6×1012噸和0.2×1012噸。
地質體中的有機質主要有3類。
地質類脂物 指沉積有機質（含煤、石油）中能夠溶於醚、苯、氯仿等有機溶劑而不溶於水的一大類有機化合物。包括烴類、醇類、有機酸（如脂肪酸）、甾族化合物及其衍生物。地質類脂物直接來源於生物脂類，能夠較好地反映原始母質、沉積與成巖環境。因其分子量較低，易於研究，是目前研究得最深入的一類有機質。其中一部分已成為有廣泛意義的生物標志化合物或分子化石。生物標志化合物是沉積地層中檢測到的有機化合物，其基本骨架類似於天然產物中某種已知結構的化合物。例如氧釩脫氧葉紅初卟啉與其生物的天然產物──葉綠素a相聯系，具有相類似的分子骨架。生物標志化合物為可燃礦產成因與評價提供瞭大量行之有效的信息與指標，在油氣勘探評價中具有重要意義。
腐殖酸 可溶於無機堿的沉積有機質。包括兩大類，堿抽提液用無機酸處理後，沉淀的部分叫胡敏酸，不沉淀的部分稱富啡酸。腐殖酸是原始有機物腐爛分解後，進一步聚合為幹酪根的中間產物，分子量約為700～300000，廣泛分佈於土壤以及湖沼、海洋和泥炭等近代沉積物中。
幹酪根 在沉積有機質中，既不溶於無機堿又不溶於有機溶劑的一部分有機聚合物。幹酪根占巖石有機質的80％以上，按原始母質性質可劃分為3類：①腐泥型，主要由動物與低等植物遺體組成，富含類脂化合物與蛋白質的分解產物，以脂肪烴結構為特征，H/C比高；②過渡型，腐泥型與腐殖型之間的過渡型；③腐殖型，主要由高等植物遺體組成，富含木質素與碳水化合物分解產物，以芳烴結構為特征，H/C比低。采用H/C比和O/C比可將幹酪根劃分為與上述分類大致相當的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類幹酪根。3類幹酪根的H/C原子比與O/C原子比分別為：Ⅰ型>1.25，≤0.8；Ⅱ型1.25～0.85，0.8～1.5；Ⅲ型≤0.85，≥1.5。幹酪根因分子量太大，難於研究。最近人們采用瞭各種物理測試方法和降解技術，試圖通過鑒定降解產物來建立可靠的幹酪根結構模式，並探索幹酪根的成因和評價。
有機質的起源與演化 包括有機質演化和有機碳演化。有機質的演化是指生物死亡埋藏後，有機體的生物降解以及有機大分子的熱降解與聚合，並最終轉化為甲烷、水、二氧化碳和石墨等無機物的演化全過程。現已建立起初步的有機質演化模式，這一模式已為石油成因的現代觀點奠定瞭理論基礎。有機碳演化則是天體（包括地球）演化過程中，無機物質（如甲烷、水、二氧化碳和氨等）逐步演化產生簡單有機化合物和生物大分子，以及在生物圈出現後，這些有機質的進一步演化。
應用領域 除石油地球化學與煤地球化學外，主要應用於下述幾個方面。
沉積礦床有機地球化學 許多沉積金屬礦床的成因與有機質有著十分密切的聯系。有機質在成礦元素的遷移和富集過程中起著十分重要的作用，如吸附作用、化學沉積作用和形成較穩定的有機－金屬絡合物。有機質與鈾、鍺、釩、鉬、銅、鐵、錳、鈷、鎳、金、銀、汞、鋁、鋅、鎘等成礦元素的遷移和富集有著密切的聯系。層控礦床和層狀硫化物礦床的有機地球化學研究，特別是層控礦床成因與油氣礦藏成因、演化關系的研究，是有機金屬成礦理論研究的重要新領域。
海洋有機地球化學與湖沼有機地球化學 研究現代沉積物與水體（包括沉積物孔隙水）中有機質的組成與分佈。這一研究有助於闡明沉積巖的成因以及石油、天然氣與煤的早期形成作用。深海沉積物中已發現許多屬於陸源的生物標志化合物，如芘、高碳數烷烴、二萜類，證明瞭濁流沉積物來源於大陸邊緣。在湖沼方面，對比研究瞭不同湖泊沉積物的有機地球化學特征，例如形成於大型淡水湖泊、微咸水湖泊、鹽湖和火山碎屑巖湖泊相的生油巖的有機地球化學特征各不相同。
環境有機地球化學 人類活動，如使用農藥，大量消耗化石燃料（石油、煤等），工廠廢物和海上油輪事故等都可能產生大量有毒的有機化合物，如含氮化合物、含磷化合物、含氯化合物，以及苯、酚和各種稠環芳烴化合物，從而嚴重污染環境。稠環芳烴（PHA）及其烷基同系物是一類致癌物質（如3-4-苯並芘）也是一類生物標志物。它們的產出與分佈與人類和大自然燃燒利用石油、煤和森林木材有關。
生命起源有機地球化學 20世紀50年代模擬原始大氣環境合成瞭眾多的氨基酸，證明從原始大氣中的簡單分子可以合成在生物學上有重要意義的有機分子，同時也證明隕石等宇宙物質和地球古老巖石中發現的有機化合物是生命前期化學演化的物質基礎和直接證據。至今已從隕石中鑒定出52種氨基酸（主要是非蛋白氨基酸）及其他有機質，如烴類、雜環化合物、脂肪酸等。用這些分子化石，並結合非洲南部大陸巖層中發現的類細菌和類藻化石，可以證明生命在地球上至少已存在30億年。
展望 沉積巖有機質，特別是生物標志化合物及其成因機理研究，以及幹酪根的組成與結構研究，將會取得重要進展。地球形成早期階段的碳循環屬於前生期化學演化，化學演化是解決生命起源的一把鑰匙，將會受到相當的重視。石油成因現代理論的產生，促進瞭石油資源的遠景評價和地質勘探工作。油氣地球化學等應用領域將會相應地獲得重要進展。
參考書目
中國科學院地球化學研究所編著：《有機地球化學》，科學出版社，北京，1982。
R.P.菲爾普著，傅傢謨、盛國英譯：《化石燃料生物標志物──應用與譜圖》，科學出版社，北京，1987。（R.P.Philp，Fossil Fuel Biomarkers；Applications and Spectra，Elsevier，Amsterdam，1985.）
R.B.Johns ed.，Biological Markers in theSedimentary Record，Elsevier，Amsterdam，1986.