原油やガスができるまで
石油のもとになっているのは、第三紀に生息していた海洋性プランクトンや藻類の死骸です。プランクトンが死ぬと、その死骸は泥や砂とともに海底に沈み、少しづつたまっていきます。
ふつう、死骸などの有機物はバクテリアなどの微生物により分解されてしまいますが、水底の酸素濃度が低い場所では分解されず、多量の有機物を含んだまま堆積していきます。沈降していく場所には、さらに堆積物が積み重なり、圧力が加わって泥層は頁岩（けつがん）になります。厚く積もることにより温度が100度前後になると、有機物は化学反応を起こし、ケロジェン（油母（ゆぼ））という物質に変化します。
このように地下深くに堆積したケロジェンは、高い圧力や温度にさらされ、数百万年、数千万年という長い時間をかけて原油や天然ガスになっていくのです。
原油やガスが貯蔵される場所
地中深くで生成された原油やガスは、水より軽いので、岩石中の粗い粒の間（おもに砂岩層）に含まれている地層水の間隙（かんげき）を浮力によって上へと移動して行きます。
原油やガスが貯蔵される場所は、地層が褶曲（しゅうきょく）し、背斜（はいしゃ）構造になっていることが多いです。褶曲は、プレートの動きによる圧縮力が長時間加わることにより、隆起や沈降することで深部の地層が波状に変形します。曲がった谷の部分を向斜（こうしゃ）、山の部分を背斜といいます。
原油を含むことができる地層は、隙間が多く浸透性の高い砂岩などで、貯留（ちょりゅう）しやすい間隙のある岩石のことを貯留岩といいます。原油は、地下の洞窟や穴に池のようにたまっているわけではなく、水と一緒に貯留岩の間隙を満たすように入っているのです。
原油を閉じ込める地質構造
原油を集積するためには、逃がさない緻密で浸透性の悪い岩石層が貯留岩を覆っている必要があります。原油がほかに移動しないように閉じ込めるような地質構造をトラップといい、フタの役割をする岩石を帽岩（ぼうがん）と呼びます。
背斜構造での原油の貯留状態は、閉じ込められた貯留岩の中に、下から密度の大きい順番に、水、原油、ガスと、ほぼ水平に貯留しています。
褶曲の背斜部に帽岩がフタのような構造をつくると、その下に原油がたまっていきます。
秋田の油田の地層
秋田の石油・ガス田がある地域で石油や天然ガスを含んでいるのは、地下1000～2000mの深さにある地層です。これらの地層は、約1000万～500万年前にできたもので、新しいものから天徳寺（てんとくじ）層、船川（ふながわ）層、女川（おんながわ）層と呼ばれています。
これらの地層の間には、多孔質（たこうしつ）の岩石の層が何層か挟まれていて、その層に石油や天然ガスが溜まっています。鳥海山の北麓に位置し、1976（昭和51）年に発見された由利本荘市の由利原（ゆりはら）油ガス田では、もっと古い時代、約2000万年前に火山噴出物が降り積もってできたグリーンタフ（緑色凝灰岩（ぎょうかいがん））の層から石油が見つかっています。
秋田市を中心として日本海沿いには、褶曲構造が見られ、背斜軸が北東から南西に延びています。
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