Керогены (греч. κηρός — воск и γένεση — рождающий) — это полимерные органические материалы, расположенные в осадочных породах, таких как нефтеносные сланцы, являются одной из форм нетрадиционной нефти. Они нерастворимы в обычных органических растворителях благодаря своей высокой молекулярной массе (более 1000 г/моль). При нагревании до необходимых температур в земной коре (нефтяное окно: 50—150 °C, газовое окно: 150—200 °C, в зависимости от скорости нагрева), некоторые виды сланцев выделяют сырую нефть и природный газ, называемые углеводородами (ископаемым топливом)[1]. Находясь в таких, как сланец, породах в больших концентрациях, они формируют возможные материнские породы. Богатые керогенами сланцы, которые не были нагреты до температуры выделения, называются сланцевыми месторождениями.
Название «кероген» было предложено шотландским химиком-органиком Александром Крамом Брауном в 1906 году[2][3].
Со смертью органической материи, такой как водоросли, споры и пыльца, материя начинает разлагаться. В этом процессе большие полимеры из белков и углеводов начинают частично или полностью распадаться. Продукты распада могут поликонденсироваться и формировать полимеры. Полимеризация обычно случается вместе с формированием минерального компонента (геополимера), создавая осадочные породы, такие как керогеновые сланцы.
Такое формирование полимеров связано с большой молекулярной массой и различием химических соединений, связанных с керогеном. Наименьшие единицы это фульвовые кислоты, средние — гумусовые и наибольшие — гумины. Когда органическая материя осаждается одновременно с геологическим материалом, процессы осаждения и увеличения давления предстовляют температурный градиент. Когда гумусовые прекурсоры подвергаются достаточному геологическому давлению на достаточное время, они должны пройти некоторые изменения для превращения в керогены. Стадия этих изменений показывает возраст конкретного керогена. В частности, такими изменениями могут быть: потеря водорода, кислорода, азота и серы, что ведет к потере других функциональных групп и дальнейшей изомеризации или ароматизации, что связывается с увеличением глубины или давления. Ароматизация позволяет начать стэкинг, что, в свою очередь, увеличивает молекулярную плотность и отражательную способность витринита, а также меняет цвет спор, характеристично от желтого к оранжевому, к коричневому, к черному, с увеличением глубины.
Будучи смесью органических материалов, кероген не может быть описан химической формулой. В частности, его химический состав может меняться от образца к образцу. Кероген из месторождения Грин Ривер с востока Северной Америки содержит элементы в пропорции: углерод — 215, водород — 330, кислород — 12, азот — 5, сера — 1[2].
Лабильный кероген разлагается на тяжелые углеводороды (например, нефть), огнеупорный кероген разлагается на легкие углеводороды (например, газы), и инертный кероген формирует графит.