腐泥成因、乾餾後可獲得葉巖油的緻密薄層狀可燃有機巖。為棕、褐、深灰以至灰黑色，高灰分的腐泥煤，又稱油母葉巖。與腐泥煤的區別是礦物質含量高，灰分≥50%。與一般瀝青質葉巖的區別在於有機組分中以非原質瀝青為主，不含或隻含微量（小於1%～2%）的原質瀝青，自然狀態下不溶於有機溶劑，加熱分解後才能溶解，故又稱熱解瀝青質葉巖或焦瀝青質葉巖。少數油葉巖呈灰綠色或雜色，暗淡無光澤，用指甲刻劃時時出現有光澤的油跡，富韌性，用刀可以切割，薄片具彈性，有機質含量高的可直接點燃，燃燒時火焰高並發出瀝青質的臭味。
油頁巖由有機質和礦物質共同組成，在顯微鏡透射光下，有機質呈均一狀或團塊狀，為淺黃、綠黃、灰黃色的透明或半透明腐泥基質，還有少量未經充分分解而保留的低等生物遺體，有時還混有來源於腐殖質的某些顯微組分。無機質主要是石英、長石、黏土、碳酸鹽類及黃鐵礦等礦物。
油頁巖的含油率和發熱量是評價的主要指標。含油率是指油頁巖幹餾後獲得的頁巖油含量百分比，一般為4%～20%，工業上要求最低含油率（鋁甑法）應≥4%～5%。中國已發現的油頁巖礦床的含油率從百分之幾到百分之十幾，個別的達到或超過瞭20%，發熱量一般在8.4兆焦/千克左右，是煤發熱量的1/4～1/2。油頁巖主要用於煉油和作化工原料，也可用作燃料。
油頁巖是低等生物殘體在較深並且閉塞的水體中，在厭氧細菌的參與下，有機質經過腐爛分解，與粉沙、淤泥等無機質摻和在一起，形成富含無機質的腐泥物質，經埋藏壓實成巖後，在溫度和壓力升高的條件下又經煤化作用，形成致密層狀可燃的油頁巖層。
根據沉積期的古地理環境，油頁巖礦床可分為近海型和內陸湖泊型。①近海型油頁巖。在潟湖海灣、濱海三角洲外緣甚至淺海環境中形成的油頁巖，這類礦床分佈面積廣，礦層層數多，但單個礦層厚度不大，油頁巖的含油率較高，有的高達24%，是世界上油頁巖礦床的主要類型，如廣東茂名新近紀的油頁巖。②內陸湖泊型油頁巖。在內陸湖泊環境中形成、常與煤層共生或呈互層狀出現的油頁巖礦床，礦層的厚度可達百餘米，分佈面積一般不大，橫向厚度變化大，含油率一般較低，如撫順古近紀的油頁巖礦床，油頁巖礦層位於巨厚的主煤層之上，厚達48～190米，資源量達36億噸，油頁巖呈褐色至暗褐色，致密堅硬，中厚層狀至薄層狀，含昆蟲、魚和植物化石，上部為富礦層，下部為貧礦層。
中國已有16個省、區發現油頁巖礦床，地質時代從石炭紀到新近紀都有，其中以侏羅紀、白堊紀和古近紀、新近紀最多，資源量約4 300億噸；儲量約100億噸。中生代的油頁巖礦床主要集中於中國西部，而古近紀、新近紀的油頁巖則主要分佈於東南沿海地區。