Не все органические остатки минерализуются полностью, часть их преобразуется в органические вещества осадочных пород, в том числе залежи торфа, угля и других горючих ископаемых. Общая их масса много больше массы живого вещества. Однако главное количество органического углерода Сорг. заключено не в залежах горючих ископаемых, а в осадочных породах в виде небольших примесей гумусовых и углистых веществ, капель битумов и т.д.
Из осадочных пород, почв и вод выделены аминокислоты, углеводы и их производные, липиды, изопреноиды, стероиды, гетероциклы, фенолы, гуминовые вещества, углеводороды и другие органические соединения (всего свыше 500). Раздел геохимии, изучающий органические соединения горных пород и вод, называется органической геохимией. В качестве самостоятельных научных направлений оформились геохимия нефти и геохимия угля.
Главные превращения растительные и животные остатки претерпевают в почвах и илах в период энергичной работы микроорганизмов. В дальнейшем происходит более медленное их изменение под влиянием подземных вод и термокаталитическим путём при прогибании осадочных толщ и росте температуры, а также в результате радиолиза. При разложении одна часть органических веществ минерализуется полностью, другая сохраняется, третья синтезируется заново (например, чёрные высокомолекулярные органические соединения почв, углей, торфа).
Среди ископаемых органических веществ различают вещества угольного и нефтяного (битумного) ряда. Те и другие нередко обогащены рудными элементами, часть которых накапливалась ещё при жизни организмов, а часть – из иловых и подземных вод.