アルカン
天然ガスは主にメタンやエタンからなり、少量のプロパン、ブタンを含む。石油は液体のアルカンとその他の炭化水素の混合物である。これらは共に動物プランクトン、植物プランクトンといった海洋生物の死骸が太古の海の底に沈んだのち、他の沈降物で覆われて無酸素状態に置かれ、何百万年もの間高温・高圧条件にさらされたのちに現在の状態になったと考えられている。天然ガスの生成は、例えば以下の式で表されるような反応によるものである。
C 6 H 12 O 6 ⟶ 3 CH 4 + 3 CO 2 {\displaystyle {\ce {C6H12O6 -> 3CH4 + 3CO2}}}
これらの炭化水素は多孔質の岩石中に蓄えられ、透過性のない岩盤によって覆われている。多量に再生成が続いているメタンとは異なり、高級アルカン(炭素数9以上のアルカン)は自然にはほとんど作り出されない。現在ある量が使い果たされれば、それで終わりである。
固体のアルカンは石油を蒸発させたあとの残渣にみられ、タールと呼ばれる。天然に存在する固体アルカンの所在として知られるうちで最も大きなものの1つは、ピッチ・レイクの名で知られるトリニダード・トバゴのアスファルト湖(ピッチ湖)である。
アルカンは、地球上および太陽系の他の惑星上に存在するが、炭素鎖の数は100程度のものまでであり、それ以上の大きさのアルカンはごくわずかしか存在しない。軽い炭化水素、特にメタンやエタンは百武彗星の尾や炭素質球粒隕石などから検出されている。また、ガス惑星である木星、土星、天王星、海王星の大気の構成成分でもある。土星の衛星タイタン上には、かつてアルカンからなる海が存在していたと考えられており、現在でも液体のメタンが存在するとされている。
痕跡量のメタン(約0.0001 %)は地球の大気中にも存在するが、これは主に古細菌によるものである。水に対する溶解度が低いため海水中には存在しないが、高圧・低温条件ではメタンは水との共結晶であるメタンハイドレートを形成し、これらは海底に埋蔵されている。2006年現在では工業的採掘は行われていないものの、メタンハイドレートの鉱脈はエネルギー量に換算すれば現存する天然ガスと石油をあわせたものを超える量が存在するとされており、メタンハイドレートから取り出されるメタンは将来の燃料源として注目されている。
今日ではアルカンは主として天然ガスや石油から得ている。