La diagenèse est le nom d'un large éventail de changements qui affectent les sédiments au cours de leur progression pour devenir des roches sédimentaires: après leur dépôt, pendant qu'ils deviennent des roches et avant qu'ils ne subissent un métamorphisme. Il n'inclut pas l'altération, les processus qui transforment toutes sortes de roches en sédiments. La diagenèse est parfois divisée en phases précoce et tardive.
La diagenèse précoce couvre tout ce qui peut se produire après que les sédiments sont déposés (dépôt) jusqu'à ce qu'ils deviennent d'abord des roches (consolidation). À ce stade, les processus sont mécaniques (retouches, compactage), chimiques (dissolution / précipitation, cimentation) et organiques (formation du sol, bioturbation, action bactérienne). La lithification a lieu pendant la diagenèse précoce. Les géologues russes et certains géologues américains limitent le terme "diagenèse" à ce stade précoce.
La diagenèse tardive, ou épigénèse, couvre tout ce qui peut arriver à la roche sédimentaire entre la consolidation et le stade le plus bas du métamorphisme. La mise en place de digues sédimentaires, la croissance de nouveaux minéraux (authigénèse) et divers changements chimiques à basse température (hydratation, dolomitisation) marquent cette étape.
Il n'y a pas de frontière officielle entre la diagenèse et le métamorphisme, mais de nombreux géologues fixent la ligne à une pression d'environ 1 kilobar, correspondant à des profondeurs de quelques kilomètres ou à des températures supérieures à 100 C. Des processus tels que la génération de pétrole, l'activité hydrothermale et la veine la mise en place se produit dans cette région frontalière.