石油的原料是生物的尸體，生物的細胞含有脂肪和油脂，脂肪和油脂則是由碳、氫、氧等3種元素組成的。生物遺體沉降于海底或湖底并被淤泥覆蓋之后，氧元素分離，碳和氫則組成碳氫化合物。

我們已經在地球上發現3000種以上的碳氫化合物，石油是由其中350種左右的碳氫化合物形成的，比石油更輕的碳氫化合物則成為天然氣。煤礦與石油的成因很類似，但煤是植物的化石，又是固態。

大量產生碳氫化合物的巖石即稱為“石油源巖”。埋沒于地中的石油源巖受到地熱和壓力的影響，再加上其他多種化學反應之后就產生石油，而石油積存于巖石間隙之間便形成油田。

地殼變動而石油生成

我們最近逐漸了解地球內部的變化與石油的生成有十分密切的關系，在描述此種關系之前,讓我們先來了解一下地球內部的狀況。

地球的半徑大約是6400公里，覆蓋地球表面的地殼下方是由巖石形成厚達2900公里的“地慢”，其下方則是由金屬形成的“地核”，并以大約5100公里深處分界，分為“外核”與“內核”。外核主要是由液態金屬鐵組成，內核則主要是固態鐵。地球表面鋪滿堅硬的“板塊”，厚度約有100公里，是由向上噴出的“洋脊”產生的，’在 緩緩移動到“海溝”后就沉降于 另一板塊下方。 80年代后期，人們學會捕捉地震波傳遞到地球內部時的立體圖，于是發現令人驚訝的地慢活動狀況。高溫又巨型的上升流“超級卷流”由地底涌上后，以蘑菇形態分別存在于夏威夷和非洲大陸正下方。此外，低溫的巨型下降流“冷卷流”則以水滴形態占據亞洲大陸及南美洲大陸正下方的冷卷流似乎是沉降到地函底部。

我們現在的知道的是，地幔內部落熱對流是以冷卷流向超級卷注移動的形態而形成的。此種運動不僅影響板塊運動，似乎也對整個地球的地質和環境的變化產生很大的影響。

超級卷流是石油制造者?

現在全球生產的石沒之中，有60%是產生了恐龍稱霸地球時期所形成的石油源巖，所形成的“黑色頁巖”則遍布世界各地。黑色頁巖主要是由未經氧化的藻類等浮游植物遺骸堆積而成。由此可知當時必須有可讓浮游植物繁殖又不會產生氧化的缺氧環境條件，大量的黑色頁巖才會形成。

最近發現，石油源巖在此時代的形成似乎與超級卷流運動的活化可以促使由地下涌出的地幔物質所形成的洋脊體積增大，海面因而上升，使得較低的陸地變成淺海，而淺海則具有可當石油原料的藻類等浮游植物極易繁殖的環境。

淺海地區的藻類等浮游植物因而出現大幅增加和大量死亡的現象，周圍的細菌為分解其殘骸而消耗氧氣，于是出現了缺氧環境。

地球溫暖化也會改變深層海水的流動狀況，由于高緯度地區與低緯度地區海水的溫度高低不同，較低溫但含有豐富氧氣的高緯度地區深層海水會流向低緯度地區海洋。但地球溫暖化的現象減少。氧氣較少的海域因而擴大，無法氧化的浮游植物便逐漸堆積，所留下的大量有機物則形成石油源巖。

生物的演化改變了石油的性質

由于石油的原料是生物的遺骸，因此調查石油的性質便可以得知古老時期的生物演化過程和地球環境歷史。

生命的演化大概有下述的過程。生命是于38億年前誕生，并逐漸地進行演化，到了距今5億5000萬年前的古生代寒武紀時期，爆發性的演化才開始，大約4億4500萬年前，生命也登上了陸地。

4億4000萬年至4億年前時期，石油源巖的主要成分是當時繁茂的浮游植物所形成的耐碳氫化合物。另一方面，羊齒類植物在此時期繁瑣盛于海岸近處，因此以陸上植物為原料的石油源巖也出現了。

2億9000萬年前，廣大的陸地普遍出現由裸子植物組成的森林，并到處形成被沼澤地包圍的湖沼，藻類便在湖沼中開始繁殖。由此也產生了以藻類為原料的新種石油源巖，這也是陸上植物的繁盛促使新性質石油源巖誕生的一例。

9000萬年前時期，被子植物和針葉樹林開始逐漸擴張到高緯度地區和高地，因而出現以陸地木材為原料的石油源巖。另一方面，樹木的樹脂成為輕質原油的原料，形成新的石油源巖。針葉樹林的增加竟使得木材取代了藻類，成為石油源巖的主要原料。

最近石油性質的分析技術有長足的進步，我們已逐漸可以取得有關石油原料性質，以及由熱能引起的變化過程等的詳細資料。由此種資料即能進一步了解原料生物遺骸逐漸堆積時的環境狀況。

大約1億7000萬年到200萬年前所發生的全球性規模“阿爾卑斯造山運動期”也造出了巨油田，在此時期，分布于廣大范圍的1億年前前后形成的石油源巖都沒入地中。現有的石油和天然氣有大約3分之2就是此時期形成的。