Os tipos de rochas que contêm petróleo e gás natural são todas rochas sedimentares, rochas formadas quando grãos e partículas minerais depositados pela água corrente se fundem. Como essas rochas são cimentadas a partir de componentes tão pequenos, elas são porosas, cheias de espaços em que compostos de carbono ricos em energia podem se estabelecer, mais tarde para serem liberados na forma de óleo ou gás.
Xisto
O xisto é uma rocha sedimentar frequentemente mencionada como fonte de combustível natural, provavelmente devido à sua abundância (estima-se que 42 por cento de todas as rochas sedimentares sejam xisto) e sua composição. É produzido quando camadas de lama rica em carbono são comprimidas até endurecer em rocha que retém essas camadas. Um tipo de xisto contém tanto querogênio, o sólido orgânico que é processado em petróleo e gás, que na verdade é chamado de "xisto betuminoso".
Arenito
Outros tipos de rochas especialmente porosas costumam se formar acima dos leitos de xisto, prendendo os compostos de carbono de baixa densidade que podem subir através da lama que se transforma em xisto em seus espaços. O arenito é uma dessas rochas, criada a partir de grãos de minerais como o quartzo ligados por outros compostos, como a sílica. Em camadas de arenito, os compostos de carbono geralmente existem na forma líquida, como petróleo bruto, que em alguns casos também libera gás natural quando trazido para a superfície da Terra.
Carbonatos
Como o arenito, os carbonatos são rochas sedimentares comumente encontradas em conjunto com o xisto. Carbonatos, no entanto, são formados em grande parte a partir de restos de vida marinha, especialmente conchas e ossos, combinados com outros minerais. Por isso, estão cheios de cálcio e outros compostos que levam à sua classificação: calcários, que contêm carbonato de cálcio, e dolomitas, que contêm carbonato de cálcio e magnésio. Os espaços entre seus fragmentos fundidos são onde o petróleo e o gás podem ser encontrados.
Extração
Os processos para liberar essas substâncias ricas em energia da rocha que as contém raramente são tão simples quanto extrair petróleo ou gás dos poros das rochas sedimentares. Os pesquisadores, no entanto, desenvolveram maneiras de tornar a extração mais fácil. O aquecimento do querogênio contido no xisto, por exemplo, produz gás e óleo líquido que flui prontamente para a superfície, enquanto é hidráulico o fraturamento aplica fluxos líquidos de alta pressão às rochas sedimentares para explorar suas fissuras, permitindo que o petróleo e o gás se movam livremente.