Cette roche parfois appelée calcaire bitumineux en plaquette ou schiste bitumeux s’est formée au Kimméridgien, dans un milieu de plate-forme, peu profond, protégé et très calme. Ce milieu pourrait correspondre à celui d’un lagon fermé par une barrière récifale. Ces conditions de dépôt rappellent celles du site de Cerin qui est du même age et qui se trouve actuellement à une trentaine de kilomètre. Toutefois, à la différence du site de Cerin, la matière organique initialement présente dans les sédiments n’a pas été dégradée et a ensuite été transformée en bitume. L’origine de la matière organique est attribuée à des cyanobactéries et autres microalgues. Les calcaires d’Orbagnoux sont connus pour contenir de nombreux fossiles de plantes et de poissons.