לקנדה יש את מאגרי הנפט השלישיים בגודלם בעולם, הממוקמים ברובם בחולות הנפט.למרות שחולות נפט ומרבצי פצלים נמצאים בכל רחבי העולם, חולות הנפט של אלברטה רטובים במים, מה שהופך את מיצוי הביטומן לאפשרי באמצעות מים חמים בלבד.למד עוד על המשקע הייחודי הזה, וכמה מהתכונות הכימיות והפיזיקליות שלו.
חולות שמן הם מרבץ חול רופף המכיל צורה צמיגה מאוד של נפט המכונה ביטומן.מרבצי אבן חול לא מאוחדים אלה מורכבים בעיקר מחול, חימר ומים רוויים ביטומן.חולות שמן מכונים לפעמים חולות זפת או חולות ביטומניות.
ההרכב המדויק של חולות הנפט של אלברטה יכול להשתנות מאוד, אפילו בתוך אותה תצורה גיאולוגית.מרבץ חולות שמן טיפוסי מכיל כ-10% ביטומן, 5% מים ו-85% מוצקים.עם זאת, תכולת הביטומן יכולה להגיע עד 20% באזורים מסוימים.
המוצקים המצויים בתוך מרבץ חולות השמן הם בעיקר חול סיליקה קוורץ (בדרך כלל מעל 80%), עם חלק קטן של אשלגן פלדספאר וחרסיות עדינות.מינרלים של חימר מורכבים בדרך כלל מקאוליניט, איליט, כלוריט וסמקטיט.משקעים בעלי תכולת קנס גבוהה נוטים להיות בעלי תכולת ביטומן נמוכה יותר, ובדרך כלל נחשבים לעפרה באיכות נמוכה יותר.הקנסות נמצאים בתוך שלב המים של הפיקדון.
גם תכולת המים יכולה להשתנות מאוד, מכמעט אפס ועד ל-9%.באופן כללי, בקטעים עם תכולת מים גבוהה יותר יש גם פחות ביטומן ויותר קנס.מים הכלולים בתוך מרבץ חולות השמן (המכונה בדרך כלל מי קונטנטים) נושאים איתם מספר יונים מסיסים, כולל נתרן, אשלגן, סידן, כלוריד וסולפט.קנסות נוטים להתקבץ יחד בתוך המשקע, המכונה לפעמים עדשת חימר.
החוכמה המקובלת היא שגרגרי החול מכוסים בשכבת מים, למרות שתיאוריה זו מעולם לא הוכחה.המים, החול, החרסיות והביטומן מעורבבים בתוך מרבץ חולות השמן.