石油是從油頁巖中提取出來的。油頁巖又稱油母頁巖，是由沉積在淺海和湖沼中的腐泥轉換而來的。它的原始物質除古代水生植物、孢子和花粉之外，還有若干動物質。
在地殼不斷下降和在深水缺氧的條件下，經嫌氣細菌的作用，使腐泥中的有機物質發生還原與分解反應，形成含有豐富碳氫化合物的瀝青砂和油頁巖。全世界油頁巖和瀝青砂含油的總儲量高達14160億噸。已探明的礦藏含油4400億噸，相當于7084億噸標準煤。
在美國，從科羅拉多、懷俄明和猶他三個州的油頁巖中可提取750億噸石油。加拿大有大量的瀝青砂礦藏，從加拿大的瀝青砂中可提取的石油同美國三個州的油頁巖內提取的石油量相等。在阿爾伯達的阿薩巴斯坦油礦有一座瀝青砂煉油廠，年均產量250萬噸油。對油砂礦的開采，淺層的可采取原地露天開采的方法，深層礦脈必須附設地下開采設備。加拿大的埃克森資源公司在冷湖礦建造一種能向地下427米深處的厚瀝青砂礦床注入熱蒸汽的裝置，通過定向井眼，確保蒸汽在礦床中最大限度地均勻分配，以加熱瀝青砂并迫使油流至地面，這種方法稱為“半原地”回收法。油母頁巖是一種不透水的含油巖石。用上述的方法開采是行不通的。對這種油礦的開采大體步驟是：把油頁巖礦石粉碎成極細的粉末，經過加熱處理，或者化學處理，便可從油頁巖中獲得原油。但這種方法采油率低，從5000萬噸礦石中僅能提取500噸石油。因此，研究和探索新的采油手段和提取石油的方法，是科學家們的努力目標。
