石油是地球上传统能源的典型代表，它和煤炭、天然气一起，作为传统的化石能源，虽然在不完全燃烧以后会产生有毒有害气体，而且燃烧之后会产生增强温室效应的大量二氧化碳气体，但是，这些化石能源，却是近现代人类社会发展不可或缺的燃料来源，为世界工、农业生产和人民生活水平的发展作出了卓越贡献。而关于石油是如何产生的，一直以来科学界都有一定的争论，主流观点认为是含有机质的大量动植物残骸被埋入地下后，在漫长的地质作用下缓慢形成的，然而也有相当一部分的群体认为是由自然环境中的无机碳和氢，经过长期的化学作用而形成。
石油的主要组成
在常温常压下，石油呈现流体或者半流体的形态，颜色以黑色或者黑褐色为主，也有黄色、暗绿色等其它较深的颜色，之所以呈现不同的颜色，主要是其组成物质略有差异。总体来看，石油的组成是以烃类化合物为主，占比达到80-90%，另外还含有以硫化物、氧化物、氮化物、沥青等非烃类化合物。从化学元素的组成来看，碳和氢元素的占比最高，其次为氧、硫、氮以及微量的氯、磷、铁、钾等元素。
烃类化合物是石油的主要组成物质，按照化合物的不同性质，可以继续划分为以下几类：
烷烃类化合物：以碳为中心元素，碳与碳之间通过化学键相连，剩余的化学键都由氢元素补充，形成饱和的烃类化合物，其分子通式为CnH2n+2，常见的有包含在内的气态甲烷、已烷、丙烷和丁烷，以及呈现液态的戊烷一直到十五个碳原子构成的十五烷，而十六烷及以上的烷烃呈现固态。环烷烃类化合物：与烷烃类分子结构相似，都是由碳和氢元素构成的饱和烃类化合物，只不过碳原子之间相互连接成为环状，其分子通式为CnH2n。芳香烃类化合物：碳原子之间呈现的是环状连接的结构，其中单双键交替排列，属于不饱和烃类化合物，都具有苯环结构，其分子通式为CnH2n-6、CnH2n-12、CnH2n-18等。除了上述烃类化合物以外，石油中还含有少量的不饱和烃，以烯烃类为主，另外在石油加工过程中也会产生一定量的烯烃类化合物。
石油有机物生成说
主流的石油形成原理是有机物生成说，其主要观点是：在漫长的历史年代发展进程中，大量含有有机质的动物尸体和植物残骸被埋入地下，与岩石、泥砂共同组成了有机质淤泥，而且在地质沉降的作用下，这些有机物质被一层一层埋入，并且与外界环境隔离，形成封闭的无氧环境。
随着沉积作用的持续进行，那些最先埋入的地层中的压力和温度越来越高，在厌氧菌的作用下，被埋入的有机物质被逐渐分解，形成富含有机物的“小油滴”，形成了聚合成石油的基本单元。
在重力作用的影响下，这些被分解越来越多的小油滴就会逐步地往地层深入移动，越往下层温度上升越明显，这些油滴的活性也就越来越强。在越来越大的压力作用下，这些原本分散的小油滴，会沿着岩石中的缝隙被挤进底层的砂岩层中，这里沉积物的颗粒较粗，孔隙较大，有利于油滴的聚集，最后形成能够存积大量油滴的贮油层。而周围及上部沉积物较细的区域，则会形成页岩，致密度较高，油滴只能部分被挤入，从而形成可以隔离贮油区的岩层，或者形成油页岩。
石油无机物来源说
石油无机物来源说的主要观点认为，石油中大量的烃类化合物，不是由于众多动植物的残骸经过漫长的地质作用演化而来，其来源是自然环境本身中所拥有的无机碳和氢，主要包括两个方面：
一个是来源于地球内部的岩浆。地球深处的碳和氢元素，在摄氏度以下的上升岩浆中，会发生反应生成甲基态物质，随着岩浆的继续上升和温度的不断降低，会相继生成甲烷以及其他烃类化合物，接着这些气态和液态烃类化合物，会随着压力作用产生具有一定富集趋势的位移，最终在孔隙较多的沉积岩中聚集起来形成油层。
第二个来源于地球内部的碳化物。地球诞生之后，地球上丰度很大的碳和铁元素，在地球内部聚合形成碳化铁这个金属碳化物，然后在重力作用下，与同样渗入到地壳深入的高温水发生反应，生成碳氢化合物，然后在压力作用下也会在一定的沉积岩中聚集，最终形成石油层。
石油无机物来源说，虽然从化学反应上也可以解释得通石油以烃类化合物为主的组成结构，但是却没有和区域的地质条件以及地质活动的演变进行紧密地联系。现在绝大多数油田都是位于大规模的沉积岩层中，而一些火山底部火成岩中发现的烃类化合物，也证明了并非是岩浆冷却过程中的副产物，更多的是从周围沉积岩中渗透过来的。
古代有那么多生物沉积吗？
现在我们发现的油田，规模以上的其储油量都在亿吨以上，如果是有机物生成石油，这么大的储量，有那么多的古代生物进行支撑吗？在回答这一疑问时，我们首先要明确一点，石油的产生，并非一朝一夕，而是在漫长的地质作用下，通过不断地沉积、微生物的分解、油滴的逐渐聚合而成。不是说一下子给你几十亿吨有机物埋在地底，就能在若干年前后形成石油，它需要的两个重要方面，一个是沉积作用，第二是漫长的时间。
从沉积作用看，在源源不断接收太阳能量的基础上，地球一年内新增的生物量，包括陆地上的森林、草原以及海洋中的藻类等，其总量也不下数千亿吨，而每年枯死的树木、落下的残枝枯叶以及死亡的藻类，又何止几十亿吨。这些有机物质有一部分会在好氧菌类的作用下直接分解掉，其中还会有一部分被土壤或者海水覆盖起来，在厌氧菌的作用下分解为小分子结构的有机物，从而在相当长的时间内都会与空气隔绝起来。
从时间角度来看，地球上的有机物质沉积是持续不断进行的，在重力作用下，一层一层地被沉积到越来越深的地层中，也就是说，没有参与氧化作用的这些有机物，在地层无氧环境中的总量会持续增多。然后底层的在温度更高、压力更大的作用下形成黏稠的油液，油液再通过一定的油气传输路径向着更深、孔隙更多的岩层中行进，持续反复地进行着这个过程，则一方面形成能够聚集更多油液的石油层，另一方面上部不断沉积的有机物质可以为石油层补充更多的物质输入来源。我们现在所说的石油是不可再生能源，其主要依据就是我们对石油的利用速度，要远远快于石油的生成速度，利用和再生之间的关系差距太大，以至于石油的总量满足人类的需求是不可持续的。
总结一下
从目前来看，石油无机物来源说还不足以解释储存区域特殊的沉积环境，因此古代生物有机来源说还是石油形成的主流观点。而之所以我们发现的石油矿藏储量很大，并不是古代生物在短时间内沉积分解形成的，而是在漫长的历史年代中，通过有机物质的不断沉积缓慢形成的，巨量的动植物残骸为石油的生成，提供了源源不断的物质来源。