В отдельных структурных образованиях мощности осадочных толщ превышают 15 км. С погружением осадочные породы испытывают воздействие все более и более высоких температур, которые на глубине 15 км местами, вероятно, достигают 600°. При этом под влиянием внутреннего тепла земли и повышенного давления возникают новые термодинамические и физико-химические условия, что приводит к изменениям осадочных пород.
В результате образуются различные новые минералы и их комплексы, причем особенно легко и быстро изменяются органические вещества, находящиеся в осадочных породах в виде угля, нефти и т. п. Молекулы органического вещества нефти подвергаются глубокой перестройке при меньшем давлении и меньшей температуре, чем молекулы органического вещества угля. В свою очередь, последнее подвергается глубоким метаморфическим изменениям раньше, чем метаморфизуется большая часть неорганических минералов.