页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质，根据其混入物的成分，可分为：
∙钙质页岩
∙铁质页岩
∙硅质页岩
∙炭质页岩
∙黑色页岩
∙油母页岩
其中铁质页岩可能成为铁矿石，油母页岩可以提炼石油，黑色页岩可以作为石油的指示地层。

页岩形成于静水的环境中，泥沙经过长时间的沉积，所以经常存在于湖泊、河流三角洲地带，在海洋大陆架中也有页岩的形成，页岩中也经常包含有古代动植物的化石。

有时也有动物的足迹化石，甚至古代雨滴的痕迹都可能在页岩中保存下来。

铁质页岩
生物成油理論
大多數地質學家認為石油像煤和天然氣一樣，是古代有機物通過漫長的壓縮和加熱後逐漸形成的。

按照這個理論石油是由史前的海洋動物和藻類屍體變化形成的。

（陸上的植物則一般形成煤。

）經過漫長的地質年代這些有機物與淤泥混合，被埋在厚厚的沉積岩下。

在地下的高溫和高壓下它們逐漸轉化，首先形成臘狀的油頁岩，後來退化成液態和氣態的碳氫化合物。

由於這些碳氫化合物比附近的岩石輕，它們向上滲透到附近的岩層中，直到滲透到上面緊密無法滲透的、本身則中空的岩層中。

這樣聚集到一起的石油形成油田。

通過鑽井和泵取人們可以從油田中獲得石油。

地質學家將石油形成的溫度範圍稱為「油窗」。

溫度太低石油無法形成，溫度太高則會形成天然氣。

雖然石油形成的深度在世界各地不同，但是「典型」的深度為四至六千米。

由於石油形成後還會滲透到其它岩層中去，因此實際的油田可能要淺得多。

因此形成油田需要三個條件：豐富的源岩，滲透通道和一個可以聚集石油的岩層構造。

非生物成油理論
非生物成油的理論天文學家托馬斯·戈爾德在俄羅斯石油地質學家尼古萊·庫德里亞夫切夫（Nikolai Kudryavtsev）的理論基礎上發展的。

這個理論認為在地殼內已經有許多碳，有些這些碳自然地以碳氫化合物的形式存在。

碳氫化合物比岩石空隙中的水輕，因此沿岩石縫隙向上滲透。

石油中的生物標誌物是由居住在岩石中的、喜熱的微生物導致的。

與石油本身無關。

在地質學家中這個理論只有少數人支持。

一般它被用來解釋一些油田中無法解釋的石油流入，不過這種現象很少發生。

非生物成油理論無法解釋世界99%以上的石油都儲存在沉積岩中，而那些非沉積岩中的石油也可被解釋為從別處沉積岩中運移而來。

同樣，非生物成油理論無法解釋石油中廣泛分布的生物標誌化合物，如甾烷，伽馬蠟烷，植烷，藿烷，萜類以及同位素偏輕等現象。

根據美國於2003年的一項研究，有不少枯乾的油井在經過一段時間的棄置以後，仍然可以生產石油。

有論點稱石油可能並非生物生成的礦物，而是碳氫化合物在地球內部經過放射線作用之後的產物。

然而以石油工程的觀點看，這是油井廢棄後，壓力恢復的正常現象。