沉积有机质热演化划分为未成熟阶段（成岩作用阶段）、成熟阶段（深成作用阶段）和过成熟阶段（准变质作用阶段）。
未成熟阶段从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止，镜质体反射率Ro<0.5%，该阶段以生物成因气为主，最终产物形成干酪根，且早期生成的正烷烃多具有明显的奇碳优势；成熟阶段为干酪根生成油气的主要阶段，从有机质演化的门限值开始至生成石油和湿气结束为止，Ro为0.5%~2.0%，该阶段以生成轻质油和湿气为主；过成熟阶段埋深大、温度高，Ro>2.0%，以生成高温甲烷为主，也称作热裂解肝气阶段。