![化石[地史時期生物的遺體、遺蹟]](/img/c/e9d/nBnauM3XwYDNxQTN0gjM0IjMyQTM5ADOxkDOyQTNwAzMwIzL4IzLyYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg "化石[地史時期生物的遺體、遺蹟]")
古人說法
化石公元前400年亞里士多德就證明化石是由有機物形成的，但是化石之被嵌埋在岩石中是由於地球內部的神秘的塑性力作用的結果。他的一個學生狄奧佛拉斯塔（Theophrastus）（約公元前350年）也提出了化石代表某些生命形式，但是他認為化石是由埋植在岩石中的種子和卵發展而成的。斯特拉波（Strabo）（約公元前63年到公元20年）注意到海生化石在海平面之上的存在，正確地推斷，含有該類化石的岩石曾受到很大的抬升。
在中世紀的黑暗時代，人們對化石有各種各樣的解釋，人們或者解釋為自然界的奇特現象，或者解釋為是魔鬼的特別的創造和設計以便來迷惑人。這些迷信以及宗教權威們的反對，妨礙了化石研究達數百年。大約在15世紀初，化石的真正起源被普遍接受了。人們懂得了化石是史前生物的殘體，符合鈾鉛測年法的斷代，但仍然認為是基督教聖經上所記載的大洪水的遺蹟。科學家與神學家的爭論大約持續了300年。文藝復興時期，幾個早期自然科學家，著名的達文西論及到化石的問題。他堅決主張，洪水不能對所有化石負責，也無法解釋化石出現在高山上。人們肯定地相信，化石是古代生物無可置疑的證據，並認為海洋曾覆蓋過義大利。他認為，古代動物的遺體被深埋在海底，在後來的某個時候，海底隆起高出海面，形成了義大利半島。在十八世紀末和十九世紀初，化石的研究打下了牢固的基礎，並形成一門學科。從那時起，化石對於地質學家越來越重要了。化石主要發現於海相沉積岩中，當海水中沉積物如石灰質軟泥、沙、貝殼層被壓緊並膠結成岩時，就形成了海相沉積岩。只有極罕見的化石出現在火山岩和變質中。火山岩原來是熔融狀態，它的裡面是沒有生命的。變質岩經歷了非常大的變化而形成的，使得原始的岩石中的化石一般都化為烏有。然而，即使在沉積岩中，所保留下來的記錄也只是史前動植物的很小一部分。如果考慮到形成化石這一過程所需要的苛刻條件，也就不難理解為什麼沉積岩中所保留下來的也只是史前動植物的很小一部分。每一個化石都有自己的歷史價值。還有一種說法就是，在化石形成之前，那些動物有的還未死亡，科學家正在研究。
詞源介紹
化石《山海經》也有“石魚”（即魚化石）的記述；南朝齊梁時期陶弘景有對琥珀中古昆蟲的記述；宋朝沈括對螺蚌化石和杜綰對魚化石的起源，已有了正確認識。迄今，發現最早的細菌化石為距今35億年前的澳大利亞瓦拉翁納群中的絲狀細菌化石。
所謂化石是指保存在岩層中地質歷史時期的古生物遺物和生活遺蹟以及生物成因的殘留有機分子。
在漫長的地質年代裡，地球上曾經生活過無數的生物，這些生物死亡後的遺體或是生活時遺留下來的痕跡，許多被當時的泥沙掩埋起來。在隨後的歲月中，這些生物遺體中的有機物質分解殆（dài）盡，堅硬的部分如外殼、骨骼、枝葉等與包圍在周圍的沉積物一起經過石化變成了石頭，但是它們原來的形態、結構（甚至一些細微的內部構造）依然保留著。同樣，那些生物生活時留下來的痕跡也可以這樣保留下來。我們把這些石化的生物遺體、遺蹟就稱為化石。
通常如肌肉或表皮等柔軟部分在保存前就已腐蝕殆盡，而只留下抵抗性較大的部分，如骨頭或外殼。它們接著就被周圍沉積物的礦物質所滲入取代。許多化石也被覆蓋其上的岩石重量壓平。
簡單地說，化石就是生活在遙遠的過去的生物的遺體或遺蹟變成的"石頭"。許多都被當時的泥沙掩埋起來。在隨後的歲月中，這些生物遺體中的有機物質分解殆盡；同樣，那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。我們把這些石化的生物遺體、遺蹟就稱為化石。從化石中可以看到古代動物、植物的樣子，從而可以推斷出古代動物、植物的生活情況和生活環境，可以推斷出埋藏化石的地層形成的年代和經歷的變化，可以看到生物從古到今的變化等等。因為在較老的岩石中的化石通常是原始的較簡單的，而在年代較新的岩石中的類似種屬的化石就要複雜和高級。
植物的化石包括根、木、葉、種子、果實、花粉、孢子、植石和琥珀。化石陸上植物在陸地上、湖泊中、河流里以及近海內的地層都有被發現到。花粉、孢子和藻類（溝鞭藻門和疑源類）被用來界分地層岩石的順序。殘留的植物化石並不如動物化石那么普遍，然而植物化石在世界上許多地區之內，都可以有大量的發現。
最早可以被明確歸類於植物界的化石是在寒武紀時的綠藻化石。這些化石像是絨枝藻目鈣化了的多細胞成員。更早的前寒武紀化石中有發現像是單細胞綠藻的化石，但依然不確定是何種藻類。
有胚植物現知最古老的生痕化石源自於奧陶紀，雖然此類的化石是零碎不全的。到了志留紀才有完整個化石被保留下來，包括石松門的“刺石松”。泥盆紀之後，萊尼蕨門的詳細化石在此時期被發現，此化石顯示出了其植物組織的單一個細胞。泥盆紀時亦出現了被認為是最古老樹木的植物“古羊齒屬”，此類植物在其樹幹上有蕨葉，但此蕨葉不會產生孢子。
煤系地層是生存於古生代時的植物的化石的主要來源。煤炭礦是採集化石最好的場所，而且碳本身便是化石植物的殘留，雖然植物化石的結構細節很少會留在碳中。在蘇格蘭格拉斯哥維多利亞公園中的化石森林裡，有發現鱗木的樹幹。
最古老動物足跡松柏和開花植物的根、莖及枝幹的化石可以在湖泊及海岸的中生代和新生代地層中被找到。加州紅木、木蘭、櫟樹和棕櫚樹等化石常被找到。
石化木普遍存在於世界的部份地區，且最常在酸性及沙漠地區中所發現，因為那些地方很容易因侵蝕作用而暴露。石化木通常都被嚴重地矽化（有機質被二氧化矽取代），且生殖組織常會被保存在良好的狀態。此類的樣本有些會使用寶石雕琢的裝置來切割及磨光。石化木的石化林已在每個大陸中被發現。
舌羊齒屬等種子蕨的化石廣泛分布在南半球的數個大陸中，此一事實支持了阿爾弗雷德·魏格納所提出的大陸漂移學說。
形成條件
化石（1）有機物必須擁有堅硬部分，如殼、骨、牙或木質組織。然而，在非常有利的條件下，即使是非常脆弱的生物，如昆蟲或水母也能夠變成化石。
（2）生物在死後必須立即避免被毀滅。如果一個生物的身體部分被壓碎、腐爛或嚴重風化，這就可能改變或取消該種生物變成化石的可能性。
（3）生物必須被某種能阻礙分解的物質迅速地埋藏起來。而這種掩埋物質的類型通常取決於生物生存的環境。海生動物的遺體通常都能變成化石，這是因為海生動物死亡後沉在海底，被軟泥覆蓋。軟泥在後來的地質時代中則變成頁岩或石灰岩。較細粒的沉積物不易損壞生物的遺體。在德國的侏羅紀的某些細粒沉積岩中，很好地保存了諸如鳥、昆蟲、水母這樣一些脆弱的生物的化石。
（4）被埋藏的生物屍體還必須經歷長時間的石化作用後才能形成化石。有時生物死後雖然被迅速埋藏，但不久因沖刷等各種因素暴露出來而遭到破壞，也不能形成化石。有一些保存在較古老岩層中的化石，因岩層的變形和變質作用，使化石遭到破壞。
（5）沉積物在孤寂成岩的過程中，壓實作用和結晶作用都會影響化石的石化作用和保存。
演變過程
化石雖然地球上曾有眾多的人們並不知道的生物生存過，而只有少數生物留下了化石。然而，使生物變成化石的條件即使都滿足了，仍然還有其它原因使得某些化石從未被人們發現過。例如，很多化石由於地面剝蝕而被破壞掉，或它的堅硬部分被地下水分解了。還有一些化石可能被保存在岩石中，但由於岩石經歷了強烈的物理變化，如褶皺、斷裂或熔化，這種變化可以使含化石的海相石灰岩變為大理岩，而原先存在於石灰岩中的生物的任何痕跡會完全或幾乎完全消失。還有很多化石則存在於無法獲得來進行研究的沉積岩層中，也還有很好出露於地表的含化石的岩石分布在世界上的某些地方，卻沒有進行地質學研究。另外一個很普遍的問題是，可能由於生物的殘體變成碎片或保存得很差，而不能充分顯示出該生物的情況。
再者，當我們向過去回溯的時間越古老，化石記錄缺失的時間間隔越長。岩石越老，受到破壞性力量的機會就越多，化石也就越加不可辨認。而且由於較古老的生物和今天的生物不同，因而對它們進行分類就很困難，這一情況使問題進一步複雜化了。然而，儘管如此，大量保存下來的生物化石仍為我們認識過去提供很好的記錄。
動物和植物變成化石可以通過很多不同途徑，但究竟通過哪種途徑，通常取決於：（1）生物的本來構成；（2）它所生存的地方；（3）生物死後，影響生物遺體的力。
大多數古生物學家認為生物殘體的保存有四種形式，每一種形式取決於生物遺體的構成或者生物遺體所經歷的變化。
生物的本來的柔軟部分只有當它被埋在能夠阻止其柔軟部分分解的介質中時，才能得以保存。這種介質有凍土或冰，飽含油的土壤和琥珀。當生物在非常乾燥的條件下變成木乃伊，也能保存它的身體上本來的柔軟部分。這種情況一般只發生於乾旱地區或沙漠地區，並且在遺體不被野獸吃掉的情況下。
大概動物柔軟部分的化石得以保存的最著名的例子是在阿拉斯加和西伯利亞。在這兩個地區的凍原上發現的大量的凍結的多毛的猛獁遺體——一種絕滅的象。這些巨獸有的已被埋藏達25000年。當凍土融解，猛獁的遺體就暴露出來。也有些屍體保存得很不好，當它們暴露出來時，其肉被狗吃了，其長牙被象牙商倒賣。猛獁象的毛皮在很多博物館展覽，有的把猛獁象的肉體或肌肉放在乙醇中保存。
生物身體的柔軟部分在東波蘭的飽含油的土壤中也發現到，在這裡有保存很好的一種絕滅的犀牛的鼻角、前腿和部分皮。在新墨西哥州和亞利桑那州的洞穴中和火山口裡發現了地樹懶的天然形成的木乃伊。這裡的極端乾燥的沙漠氣候能夠使動物的軟組織在腐爛之前就全部脫水，並能保存部分的皮、毛、腱、爪等。
生物變成化石的更有趣和不尋常的一種方式就是在琥珀中保存。古代的昆蟲可被某些針葉樹分泌出的粘樹膠所捕獲。當松脂硬結後並進一步變成琥珀，昆蟲便留在其中。有些昆蟲和蜘蛛被保存得非常好，甚至能在顯微鏡下研究它的細毛和肌肉組織。
雖然生物體的軟組織的保存形成了一些有趣的和令人嘆為觀止的化石，但這種方式形成的化石是相對罕見的。古生物學家更經常地是研究保存在岩石中的化石。
化石化石還可以通過礦化作用和石化作用而保存下來。當含礦化的地下水把礦物沉澱於生物體的堅硬部分所在的空間時，使得生物的堅硬部分變得更堅硬、抵抗風化作用的能力更強。較普通的礦物有方解石、二氧化矽和各種鐵的化合物。所謂置換作用或礦化作用是生物體的堅硬部分被地下水溶解，與此同時其它物質在所空出來的位置上沉澱下來的過程。有些置換形成的化石的原始結構被置換的礦物所破壞。
不僅動植物的遺體能形成化石，而且表明它們曾經存在過的證據或蹤跡也都能形成化石。痕跡化石能提供有關該生物特點的相當多的情況。很多殼、骨、葉以及生物的其它部分，都能以陽模和陰模的形式保存下來。如果一個貝殼在沉積物硬化成岩之前就被壓入海底，它的外表特徵就會留下壓印（陰模）。如果陰模後來又被另外一種物質充填，就形成陽模。陽模能顯示出貝殼本來的外部特徵。外部陰模顯示的是生物體硬部分的外部特徵，內部陰模顯示的是生物體堅硬部分的內部特徵。
一些動物以痕、印、足跡、孔、穴的形式留下了它們曾經存在的證據。
其中如足跡，不僅能表明動物的類型，而且提供了有關環境的資料。恐龍的足跡化石不僅揭示了它的足的大小和形狀，還提供了有關它的長度和重量的線索，留有足跡的岩石還能幫助確定恐龍生存的環境條件。世界上最著名的恐龍足跡化石發現於德克薩斯州索美維爾縣羅斯鎮附近的帕盧西河床中的晚白堊紀石灰岩中，年代大約在1.1億年前。留有恐龍足跡的大的石灰岩板被運到全世界的博物館中，成為這種巨大爬行動物的啞證據。無脊椎動物也能留下蹤痕。在許多砂岩和石灰岩沉積層的表面可以看到它們的蹤跡。無脊椎動物的蹤痕既有簡單的蹤跡，也有蟹及其它爬蟲的洞穴。
這些蹤痕提供了有關這些生物的活動方式和生活環境的證據。洞穴是動物為著藏身覓食而在地上、木頭上、石頭上以及其它能打洞的物質上打出的管狀或圓洞狀的孔穴，後來若被細物質充填，就可能得以保存下來。打出該洞穴的動物的遺體偶爾也能在充滿洞中的沉積物中找到。在鬆軟的海底，蠕蟲、節肢動物、軟體動物以及其它動物都可留洞穴。某些軟體動物，如鑿船蟲——一種鑽木的蛤、石蜊（Litho-domus）——一種鑽石的蛤，它們的洞穴化石和鑽孔化石也常常能被發現。在人們所知的最古老的化石之中，有管狀構造，據認為這種管狀構造是蠕蟲的洞穴。在許多最古老的砂岩中，就有這種管狀構造。
鑽孔是某些動物為了覓食、附著和藏身而打的洞。鑽孔經常出現在化石化的貝殼、木頭和其它生物體的化石之上。鑽孔也是一種化石。象鑽孔蝸牛這種食內動物就能穿過其它動物的殼來鑽孔以吃食其軟體部分。許多古代軟體動物的殼上可見到象是鑽孔蝸牛打的整齊的洞。
化石對於追溯動植物的發展演化是有用的，因為在較老的岩石中的化石通常是原始的和較簡單的，而在年代較新的岩石中的類似種屬的化石就要複雜和高級。
某些化石作為環境的指示物是很有價值的。例如造礁珊瑚似乎總是生活在與今天相似的條件下。因此，如果地質學家找到了珊瑚礁化石——珊瑚最初被埋藏的地方，就可以有理由地認為，這些含有珊瑚的岩石形成於溫暖的相當淺的海中。這就使得勾畫出史前時期海的位置及範圍成為可能。珊瑚礁化石的存在還可指示出古代水體的深度、溫度、底部條件和含鹽度。
化石的一個更重要的用途是用來進行對比——確定若干岩層間彼此相互關係的密切的程度。通過對比或比較各岩層所含的特徵化石，地質學家可以確定一個特定區域的某種地質建造的分布。有的化石在地質歷史上生存的時間相當短，然而在地理分布上卻相當廣泛。這種化石被稱為指示化石。由於這種化石通常只是和某一特定時代的岩石共生，所以在對比中特別有用。
微體生物的化石對於石油地質工作者作為指示化石特別有用。微體古生物學家（研究微體古生物的學者）通過對從鑽孔中取得的岩心進行沖洗、將微小的化石分離出來，然後在顯微鏡下進行研究。通過對這些細小的古生物遺體的研究所獲得的資料對於判斷地下岩層的年代和儲油的可能性是非常有價值的。微體古生物化石對於世界油田之重要可從某些儲油地層用某些關鍵的有孔蟲的屬來命名這一點見其一斑。其它微體古生物化石，例如：介形蟲、孢子和花粉，也被用來確定世界其它許多地區的地下岩層。
雖然植物化石對於指示氣候十分有用，但用於地層對比就不很可靠。植物化石提供了許多有關整個地質時代的植物演化的資料。
分類情況
化石1、實體化石
指古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石。原來的生物在特別適宜的情況下，避開了空氣的氧化和細菌的腐蝕，其硬體和軟體可以比較完整的保存而無顯著的變化。例如猛獁象（第四紀冰期西伯利亞凍土層中於1901年發現，25000年以前，不僅骨骼完整，連皮、毛、血肉，甚至胃中食物都保存完整）。
2、模鑄化石
就是生物遺體在地層或圍岩中留下的印模或復鑄物。一類是印痕，即生物遺體陷落在底層所留下的印跡，遺體往往遭受破壞，但這種印跡卻反映該生物體的主要特徵。不具硬殼的生物，在特定的地質條件下，也可保存其軟體印痕，最常見的就是植物葉子的印痕。第二類是印模化石，包括外模和內模兩種，外模是遺體堅硬部分（如貝殼）的外表印在圍岩上的痕跡，它能夠反映原來生物外表形態及構造；內模指殼體的內面輪廓構造印在圍岩上的痕跡，能夠反映生物硬體的內部形態及構造特徵。例如貝殼埋於砂岩中，其內部空腔也被泥沙充填，當泥沙固結成岩而地下水把殼溶解之後，在圍岩與殼外表的接觸面上留下貝殼的外模，在圍岩與殼的內表面的接觸面上留下內模。第三類叫做核，上面提到的貝殼內的泥沙充填物稱為核心，它的表面就是內模，核心的形狀大小和殼內空間的性狀大小相等，是反映殼內面構造的實體。如果殼內沒有泥沙填充，當貝殼溶解後久留下一個與殼同形等大的空間，此空間如再經充填，就形成與原殼外形一致、大小相等而成分均一的實體，即稱外核。外核表面的形狀和原殼表面一樣，是由外模反印出來的，他的內部則是實心的，並不反映殼的內部特點。第四類是鑄型，當貝殼埋在沉積物中，已經形成外模及核心後，殼質全被溶解，而又被另一種礦質填入，象工藝鑄成的一樣，使填入物保存貝殼的原形及大小，這樣就形成了鑄型。它的表面與原來貝殼的外飾一樣，它們內部還包有一個核心，但殼本身的細微構造沒有保存。
總的來說，外模和內模所表現的紋飾凹凸情況與原物正好相反。外核與鑄型在外部形狀上和原物完全一致，但原物的內部構造被破壞消失，其物質成分與原物也不同。至於外核和鑄型的區別在於前者內部沒有核心，而後者內部還含有核心。
3、遺蹟化石
指保留在岩層中的古生物生活活動的痕跡和遺物。遺蹟化石中最重要的是足跡，此外還有節肢動物的爬痕，掘穴，鑽孔以及生活在濱海地帶的舌形貝所構成的潛穴，均可形成遺蹟化石。遺物化石方面，往往指動物的排泄物或卵（蛋化石）；各種動物的糞團，糞粒均可形成糞化石。我國白堊紀地層中恐龍蛋世界聞名，過去在山東萊陽地區以及近年來在廣東南雄均發現成窩壘疊起來的恐龍蛋化石。
4、化學化石
古代生物的遺體有的雖被破壞，未保存下來，但組成生物的有機成分經分解後形成的各種有機物如胺基酸、脂肪酸等仍可保留在岩層中，這種視之無形，但它具有一定的化學分子結構足以證明過去生物的存在的化石稱為化學化石。隨著近代化學研究的進展，科學技術的提高，古代生物的有機分子（指胺基酸等），可從岩層中分離出來，進行鑑定研究，同時產生了一門新的學科—古生物化學。
5.特殊的化石
琥珀—古代植物分泌出的大量樹脂，其粘性強、濃度大，昆蟲或其他生物飛落其上就被沾粘。沾粘後，樹脂繼續外流，昆蟲身體就可能被樹脂完全包裹起來。在這種情況下，外界空氣無法透入，整個生物未經什麼明顯變化保存下來，就是琥珀。
中藥店的龍骨—被人們用作中藥的龍骨，其實主要是新生代後期尚未完全石化的多種脊椎動物的骨骼和牙齒石，絕大部分是上新世和更新世的哺乳動物，諸如犀類(Rhinocerotidae)、三趾馬(Hipparionspp.)、鹿類(Cervidae)、牛類(Bovidae)和象類(Proboscidae)等的骨骼和牙齒，甚至偶然還摻雜少量人類的材料。至於視為上品的五花龍骨或五花龍齒，顏色不像一般呈單調的白、灰白或黃白，而是在黃白之間尚夾雜有紅棕或藍灰的花紋．比較好看，則是象類的門齒。
1.標準化石
這是指特徵顯著、延續時間較短但分布較廣、且數量多且比較容易發現的化石，人們通常用它們來作為劃分對比地層的重要依據。屬於標誌性化石之一。
2.指相化石
在不同的生物或生物組合中，有些對生活環境、生存的自然地理條件有比較嚴格的要求，這類生物形成的化石就是指相化石，人們通常以這些生物所形成的化石來推斷出當時各地的環境條件，而且數據相當準確。屬於標誌性化石之一。
3.帶化石
這是指在地層學中可以用來作為劃分最小地層單位的生物帶的依據的化石。
4.持久化石
有些進化極緩慢的生物在時間跨度上比較大，其化石延續時間很長，人們將這類化石稱為持久化石。
5.化石鐘（古生物鐘）
我國學者馬廷英在研究現代珊瑚時於1933年首次提出古生代四射珊瑚外壁上有反映氣候季節變化的生長線，三十年後美國古生物學家研究古珊瑚時計算出當時一年的月數數和每天的小時數。人們將這些能推算出古地球公轉速度和自轉速度的化石稱為古生物鐘或化石鐘。
從化石的形態來看,可分為石質化石,煤化石,冰凍化石,琥珀等.
石質化石有很多,恐龍蛋就是最典型的例子,煤上的樹葉痕跡是最常見的煤化石，包含有昆蟲的琥珀化石則非常多，在保存較好的原始森林裡非常容易看見.。而冰凍化石則比較少見，著名的猛獁象的屍體與保存完好的雪人屍體是其中最有吸引力的例子。
6.蟲管化石
又稱“棲管化石”。指有些環節動物棲居的蟲管保存而型成的化石。環節動物門、多毛綱中的有些類別分泌鈣質蟲管或分泌粘液，膠結砂粒、岩碎等而成蟲管。蟲體多無硬體，很難保存，僅有蟲管常保存為化石。蟲管為中空的管狀體，直線形、U字形、鏇卷或其他彎曲形狀，斷面圓形、橢圓形、三角形或多邊形，表面可具有橫脊或縱脊等。通常以管的一部分或全部附著他物上，單獨分散保存或密集成堆，甚至成礁狀。
從化石的形態來看,可分為石質化石,煤化石,冰凍化石,琥珀等。
石質化石有很多,恐龍蛋就是最典型的例子,煤上的樹葉痕跡是最常見的煤化石，包含有昆蟲的琥珀化石則非常多，在保存較好的原始森林裡非常容易看見。而冰凍化石則比較少見，著名的猛獁象的屍體與保存完好的雪人屍體是其中最有吸引力的例子。
10.木化石
科技名詞定義中文名稱：木化石英文名稱：fossilwood定義：石化了的植物次生木質部，原物質成
分已被氧化矽、方解石、白雲石、磷灰石或黃鐵礦等交代。所屬學科：
古生物學(一級學科)；總論(二級學科)
代表產地：中國--遼寧省--北票市
形成途徑
動物和植物變成化石可以通過很多不同途徑，但究竟通過哪種途徑，通常取決於：
1、生物的本來構成
2、它所生存的地方
3、生物死後，影響生物遺體的力。
大多數古生物學家認為生物殘體的保存有四種形式，每一種形式取決於生物遺體的構成或者生物遺體所經歷的變化。
化石生物的本來的柔軟部分只有當它被埋在能夠阻止其柔軟部分分解的介質中時，才能得以保存。這種介質有凍土或冰，飽含油的土壤和琥珀。當生物在非常乾燥的條件下變成木乃伊，也能保存它的身體上本來的柔軟部分。這種情況一般只發生於乾旱地區或沙漠地區，並且在遺體不被野獸吃掉的情況下。
大概動物柔軟部分的化石得以保存的最著名的例子是在阿拉斯加和西伯利亞。在這兩個地區的凍原上發現的大量的凍結的多毛的猛獁遺體——一種絕滅的象。這些巨獸有的已被埋藏達25000年。當凍土融解，猛獁的遺體就暴露出來。也有些屍體保存得很不好，當它們暴露出來時，其肉被狗吃了，其長牙被象牙商倒賣。猛獁象的毛皮現在在很多博物館展覽，有的把猛獁象的肉體或肌肉放在乙醇中保存。
生物身體的柔軟部分在東波蘭的飽含油的土壤中也發現到，在這裡有保存很好的一種絕滅的犀牛的鼻角、前腿和部分皮。在新墨西哥州和亞利桑那州的洞穴中和火山口裡發現了地樹懶的天然形成的木乃伊。這裡的極端乾燥的沙漠氣候能夠使動物的軟組織在腐爛之前就全部脫水，並能保存部分的皮、毛、腱、爪等。
生物變成化石的更有趣和不尋常的一種方式就是在琥珀中保存。古代的昆蟲可被某些針葉樹分泌出的粘樹膠所捕獲。當松脂硬結後並進一步變成琥珀，昆蟲便留在其中。有些昆蟲和蜘蛛被保存得非常好，甚至能在顯微鏡下研究它的細毛和肌肉組織。
雖然生物體的軟組織的保存形成了一些有趣的和令人嘆為觀止的化石，但這種方式形成的化石是相對罕見的。古生物學家更經常地是研究保存在岩石中的化石。
生物體上的硬組織也能被保存下來。差不多所有的植物和動物都擁有一些硬部分，例如蛤、蚝或蝸牛；脊椎動物的牙和骨頭；蟹的外殼和能夠變成化石的植物的木質組織。生物體的堅硬部分由於是以能抵抗風化作用和化學作用的物質構成的，所以這類化石分布的較普遍。無脊椎動物例如蛤、蝸牛和珊瑚等的殼是由方解石（碳酸鈣）組成的，其中很多沒有或幾乎沒有發生物理變化而被保存下來。脊椎動物的骨頭和牙以及許多無脊椎動物的外甲含有磷酸鈣，因為這種化合物抵抗風化作用的能力非常強，所以許多由磷酸鹽組成的物質也能保存下來，如曾發現一枚保存極好的魚牙。由矽質（二氧化矽）組成的骨骼也具有這種性質。微體古生物化石的矽質部分和某些海綿通過矽化而變成化石。另一些有機物具有幾丁質（一種類似於指甲的物質）的外甲，節足動物和其它有機物的幾丁質外甲可以成為化石，由於它的化學成分和埋葬的方式，使這種物質以碳的薄膜的形式而保存下來。碳化作用（或蒸餾作用）是生物埋葬之後在緩慢腐爛的過程中發生的，在分解過程中，有機物逐漸失去所含有的氣體和液體成分，僅留下碳質薄膜。這種碳化作用和煤的形成過程相同。在許多煤層中可以看到大量的碳化植物化石。
在許多地方，植物、魚和無脊椎動物就是以這種方式保存下它們的化石。
有些碳的薄膜精確地記錄了這些生物的最精細的結構。
化石還可以通過礦化作用和石化作用而保存下來。當含礦化的地下水把礦物沉澱於生物體的堅硬部分所在的空間時，使得生物的堅硬部分變得更堅硬、抵抗風化作用的能力更強。較普通的礦物有方解石、二氧化矽和各種鐵的化合物。所謂置換作用或礦化作用是生物體的堅硬部分被地下水溶解，與此同時其它物質在所空出來的位置上沉澱下來的過程。有些置換形成的化石的原始結構被置換的礦物所破壞。
化石不僅動植物的遺體能形成化石，而且表明它們曾經存在過的證據或蹤跡也都能形成化石。痕跡化石能提供有關該生物特點的相當多的情況。很多殼、骨、葉以及生物的其它部分，都能以陽模和陰模的形式保存下來。如果一個貝殼在沉積物硬化成岩之前就被壓入海底，它的外表特徵就會留下壓印（陰模）。如果陰模後來又被另外一種物質充填，就形成陽模。陽模能顯示出貝殼本來的外部特徵。外部陰模顯示的是生物體硬部分的外部特徵，內部陰模顯示的是生物體堅硬部分的內部特徵。
一些動物以痕、印、足跡、孔、穴的形式留下了它們曾經存在的證據。
其中如足跡，不僅能表明動物的類型，而且提供了有關環境的資料。恐龍的足跡化石不僅揭示了它的足的大小和形狀，還提供了有關它的長度和重量的線索，留有足跡的岩石還能幫助確定恐龍生存的環境條件。世界上最著名的恐龍足跡化石發現於德克薩斯州索美維爾縣羅斯鎮附近的帕盧西河床中的晚白堊紀石灰岩中，年代大約在1.1億年前。留有恐龍足跡的大的石灰岩板被運到全世界的博物館中，成為這種巨大爬行動物的啞證據。無脊椎動物也能留下蹤痕。在許多砂岩和石灰岩沉積層的表面可以看到它們的蹤跡。無脊椎動物的蹤痕既有簡單的蹤跡，也有蟹及其它爬蟲的洞穴。
這些蹤痕提供了有關這些生物的活動方式和生活環境的證據。洞穴是動物為著藏身覓食而在地上、木頭上、石頭上以及其它能打洞的物質上打出的管狀或圓洞狀的孔穴，後來若被細物質充填，就可能得以保存下來。打出該洞穴的動物的遺體偶爾也能在充滿洞中的沉積物中找到。在鬆軟的海底，蠕蟲、節肢動物、軟體動物以及其它動物都可留洞穴。某些軟體動物，如鑿船蟲——一種鑽木的蛤、石蜊（Litho-domus）——一種鑽石的蛤，它們的洞穴化石和鑽孔化石也常常能被發現。在人們所知的最古老的化石之中，有管狀構造，據認為這種管狀構造是蠕蟲的洞穴。在許多最古老的砂岩中，就有這種管狀構造。
鑽孔是某些動物為了覓食、附著和藏身而打的洞。鑽孔經常出現在化石化的貝殼、木頭和其它生物體的化石之上。鑽孔也是一種化石。象鑽孔蝸牛這種食內動物就能穿過其它動物的殼來鑽孔以吃食其軟體部分。許多古代軟體動物的殼上可見到象是鑽孔蝸牛打的整齊的洞。
研究價值
化石對於追溯動植物的發展演化是有用的，因為在較老的岩石中的化石通常是原始的和較簡單的，而在年代較新的岩石中的類似種屬的化石就要複雜和高級。
化石某些化石作為環境的指示物是很有價值的。例如造礁珊瑚似乎總是生活在與今天相似的條件下。因此，如果地質學家找到了珊瑚礁化石——珊瑚最初被埋藏的地方，就可以有理由地認為，這些含有珊瑚的岩石形成於溫暖的相當淺的海中。這就使得勾畫出史前時期海的位置及範圍成為可能。珊瑚礁化石的存在還可指示出古代水體的深度、溫度、底部條件和含鹽度。
化石的一個更重要的用途是用來進行對比——確定若干岩層間彼此相互關係的密切的程度。通過對比或比較各岩層所含的特徵化石，地質學家可以確定一個特定區域的某種地質建造的分布。有的化石在地質歷史上生存的時間相當短，然而在地理分布上卻相當廣泛。這種化石被稱為指示化石。由於這種化石通常只是和某一特定時代的岩石共生，所以在對比中特別有用。
微體生物的化石對於石油地質工作者作為指示化石特別有用。微體古生物學家（研究微體古生物的學者）通過對從鑽孔中取得的岩心進行沖洗、將微小的化石分離出來，然後在顯微鏡下進行研究。通過對這些細小的古生物遺體的研究所獲得的資料對於判斷地下岩層的年代和儲油的可能性是非常有價值的。微體古生物化石對於世界油田之重要可從某些儲油地層用某些關鍵的有孔蟲的屬來命名這一點見其一斑。其它微體古生物化石，例如：介形蟲、孢子和花粉，也被用來確定世界其它許多地區的地下岩層。
雖然植物化石對於指示氣候十分有用，但用於地層對比就不很可靠。植物化石提供了許多有關整個地質時代的植物演化的資料。
研究情況
化石雲南澄江生物化石群發現始末。
也許，世界上沒有一處古生物化石群的發現過程，能如雲南澄江生物化石群這般傳奇。
1984年6月中旬，從中國科學院南京古生物所碩士畢業的侯先光，來到雲南澂江縣的帽天山，尋找曾經生存於寒武紀的高肌蟲化石。他住在野外地質勘查工作人員的工棚里，天天早出晚歸，爬過崎嶇的山路，到選點搜尋古生物化石，每日劈下的石頭常常有兩三噸重，然而，艱苦的工作並沒有得來想要的收穫，工作了一個多星期，卻依然兩手空空，侯先光不免有些失望。
7月1日下午3點左右，正在緊張發掘的侯先光一抬腳，鞋跟不慎剮落了一片鬆動的岩層，一塊形狀奇特卻又保存完整的化石露了出來，欣喜若狂的他用自己所學的知識判斷，這是一塊寒武紀早期的無脊椎動物化石。他再接再厲，當天就發現了三塊重要化石，後來進一步鑑定發現，發現的分別是納羅蟲、腮蝦蟲和尖峰蟲化石。
如同打開了一扇古生物寶藏的大門，此後的數天裡，侯先光陸續發現了節肢動物、水母、蠕蟲等許許多多同時期的古生物化石。返回南京後，他與導師張文堂教授，撰寫了《納羅蟲在亞洲大陸的發現》，並在論文中將澄江的動物化石定名為“澄江動物群”。
此後，在帽天山，諸多科學家們從未見過的奇特古生物陸續重見天日。中科院南京古生物所陳均遠教授、西北大學舒德乾教授等人陸續加入研究行列，一系列發表在《自然》、《科學》等國際權威學術刊物上的文章，向全世界描述了在5.3億年前的寒武紀，地球生命曾在雲南澄江集體爆發的壯觀場景。
1992年，澄江動物化石群遺址被聯合國教科文組織列為“全球地址遺蹟東亞優先甲等第四號”。2005年11月底，澄江化石群申報世界遺產的申請正式上報建設部。
記者探訪澄江動物化石群博物館。
2005年歲末，記者專程來到當年化石的發現地———雲南澄江帽天山探訪，雲南省古生物重點實驗室學術委員、澄江動物化石群博物館陳愛林館長，和記者講起當年化石發現的過程依舊不勝感慨。
據陳館長介紹，經歷22年的不懈研究，古生物學界在澄江共發現180多種動物，其中80%都是前所未知的新種，還有20多種痕跡化石和糞便化石。幾乎現生動物的所有門類，都能在澄江化石群里找到它們的遠祖代表，而人的“老祖宗”———雲南蟲，更是首次在澄江發現。
化石古生物學研究表明，從地球生命出現到已經38億年，但在距今5.4億年前的寒武紀之前，生命只是以藻類和菌類的簡單形式存在於海洋里。寒武紀之後，大量後生動物突然在海洋里出現，從單細胞藻類、菌類到多細胞後生動物演化特別快，只用了1000多萬年，澄江動物群記錄了這段特殊時期生物群的全貌。“和38億年相比，1000萬年相當於一晝夜中的一分鐘，科學家把生命快速進化例子叫做生命大爆發。”陳館長解釋說。
曾經有專家認為，澄江動物群的發現挑戰了進化論。生命的大爆發是否和達爾文的進化論相矛盾呢？
“達爾文在他的時代由於研究條件的限制，對生物演化的歷史了解並不是很全面，他認為進化應該是慢速進化。所以，當科學家發現在寒武紀突然出現的三葉蟲時，便認為可能會動搖進化論的基礎。在當時的社會環境，如果誰提出快速進化，就被認為是神創論。”
“進入20世紀以來，大量的科學證據表明，進化應該是個快速的過程，澄江動物群就很典型。不過，科學家對澄江動物群的研究成果，只是對達爾文的漸變論做了修正，並非是挑戰，因為即使是1000萬年也並不是很短的時間。”
來到澄江化石博物館，陳館長向記者集中展示了陳均遠教授近年來對化石復原的最新成果，那些曾經僅僅停留在化石標本中的逝去個體，那片早已在地質變化中消散的5.3億年前的海洋全景圖，鮮活地出現在記者的面前，各種生物奇特的姿態、斑斕的色彩讓人稱奇。陳館長介紹了這些神奇生物的特點和重要意義。
古生物學
對許多人來說，“化石”一詞已並不生疏，因自然博物館裡常陳列有化石。可若問你化石是怎樣形成的？它的科學意義何在？恐怕就較少有人會說得清楚了。簡單說來，化石是古代生物死後，其遺體遺物或遺蹟被埋藏在地層里，經長期的石化作用，變成了像“石頭”狀的東西。比如，一條古代的魚死了，屍體如果沒被別的動物吃掉，也沒被湍急的水流沖毀，而正好遇上沉積環境，被泥沙一層層掩埋起來。一年，十年，百年，千年，至少幾萬年甚至幾億年，軟體部分腐爛了，骨頭，鰭條等堅硬部分，其有機質逐步被無機質（礦物質）所置換，最後變成了化石。化石的外形還和原來骨骼一樣，但內容已是礦物質，所以分量就重多了。
化石照此說來，只有在沉積岩（或叫水成岩）中才能保存有化石，火成岩、變質岩中一般不會有化石。因為火山爆發時溫度很高，即便有生物遺體，早已會被燒為灰燼。變質岩是在高溫高壓下形成的，也不可能把化石保存下來。不過，火山灰中卻時有發現化石，因為火山灰飄落時業已冷卻。所以，找化石，應到沉積岩地區去。不是經常有人發問，你們怎么知道哪裡有化石？這是最簡明的回答。
除動、植物的硬體部分如骨骼、牙齒、介殼、樹幹等最易保存為化石外，在特殊的情況下，有時生物的軟體部分也可保存為化石。如山東山旺組硅藻土中的花朵、觸鬚，西伯利亞凍土中猛獁象的肌肉等。這些，統稱遺體化石，即生物體本身的某部分石化為化石。有時，動物的糞便、蛋也可形成化石，這叫遺物化石；而足印、洞穴等化石，則叫遺蹟化石。
並不是所有生物死後都能形成化石。恰恰相反，能形成化石的只占古代死亡生物的很少很少一部分。而完整保存或部分完整保存的化石，又是其中很少的一部分。化石深埋在岩層中，只有在遇到地層上升的機會，或經風吹雨打，把表面的岩層風化了，化石才被暴露出來。這時如正巧遇上古生物學家去了，才有可能把化石挖出來。若沒遇上有人去，暴露出來的化石，隨同它的圍岩一起，一點點被風化殆盡，化石也就告吹了。你看，採到一件化石有多難，特別是一件完整的化石，更是難上加難。無怪乎古生物學家視化石為珍寶！一隻茶杯打碎了，你馬上可以再去買一隻來，可一件化石損壞了，尤其是珍稀標本，你可能一輩子再也找不到了。珍貴的化石不僅是出產國所有，它也是世界古生物學界的“財富”。德國的始祖鳥化石世界上許多國家都制有模型，用以展覽和對比研究。我國中國猿人第一個頭蓋骨標本丟失後，50年來，世界許多古人類學家一直在注意尋找。
廣義來說，凡從地層的岩石中挖出來的，能夠為我們提供關於古代生物的體形或構造方面資料的東西，無論是直接的或比較間接的資料，都可稱為化石。按此，煤無疑也是化石，甚至連古人類製造和使用的工具，也可歸為化石。
化石古生物學，顧名思義，是研究古代生物的科學。古代生物現已死亡，古生物學的研究是以化石為依據的。化石是埋藏在地層里的，所以古生物學又與地質學有聯繫。實際上，它是一門介於生物學和地質學之間的科學。一位有作為的古生物學家，既要具備生物學的知識，也要具備地質學的知識。加之，古代生物是沒有國界的，各大洲可以互通，我們在研究本國出產的標本時，務必了解其它國家出產的同類標本。這就要求我們有一定外語基礎，並且多多益善。顯然，培養一位有為的古生物學家多不容易！
經常有人把古生物學和考古學混為一談，認為凡是研究古代東西的學問統叫考古學。其實，它倆各有自己研究的對象和範圍。大體說來，古生物學研究的範圍是從地球上生命開始出現，到人類出現。生命出現之前的研究為天文學範圍，而進入人類社會後則為考古學範圍。不過，有時的確也沒有絕對界線。
據研究，地球迄今大約已有45億年歷史了。為研究、敘述方便，地質學家根據生物發展的不同階段，把地球的歷史劃分為好幾個代，代下分紀，紀下分世。代的名稱從古至今有太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。太古代歷時最長，約有20億年。當時地球上還沒有生命，可能在該代末期，海洋里才開始出現藻類。元古代除藻類外，還發現有海綿的骨針，水母的印痕，放射蟲的矽質骨骼等。到距今5億年前的古生代開始，生物才在地球上大量出現。古生代早期被稱為“海洋無脊椎動物時代”。那時，現代無脊椎動物的各大門類，海洋里幾乎都已有代表。到古生代中期，魚類已大為發展，泥盆紀被稱為“魚類時代”。泥盆紀晚期魚類上岸進化為兩棲動物。
化石作用
化石化作用是指隨著沉積物變成岩石的成岩作用，埋藏在沉積物中的生物遺體而經歷了物理作用和化學作用的改造，但是仍然保留著生物面貌及部分生物結構的作用。
化石化作用有三種方式：礦物質填充作用、交替作用和升餾作用。
礦物質填充作用
礦物質填充作用是指，某些無脊椎動物貝殼或脊椎動物骸骨中的有機物分解消失以後留下了中空的部分，在地層下被埋藏日久以後，溶解在地下水中的礦物質（主要是碳酸鈣）往往在其孔隙中經重結晶作用變成了較為緻密、堅實、並且增加了重量的實體化石。
交替作用
交替作用是指，生物硬體的組成物質在埋藏情況下被逐漸溶解，再由外來礦物質逐漸補充替代的過程。在這個過程中，如果溶解和交替速度相等，而且以分子相交換，就可以保存原來的細徵結構。如矽化木。常見的交替物質有二氧化矽、方解石、白雲石、黃鐵礦等，相應的過程就可以叫做矽化、方解石化、白雲石化和黃鐵礦化。
升餾作用
升餾作用是指古生物遺體在被埋藏之後，不穩定成分分解、可揮發物質往往首先揮發消失，最後只留下碳質薄膜而保存下來的過程。這個過程也稱為“炭化”。
活化石說
活化石是指一些與化石物種十分相近的現存物種，或是一些只從化石中了解到的生物被發現尚存在（最著名的例子是美洲鱟Limuluspolyphemus）。
舌形貝、鱟（又稱“馬蹄蟹”）、水杉、銀杏等都是活化石。
