當動物、植物或其他生物死亡時，通常會完全分解或消失。但有時候，在條件成熟時，會被完整保存下來，成為化石。
根據調查數據， 幾種不同的物理和化學過程會産生化石的形成
冷凍（類似常年冰雪），幹燥（類似沙漠）、包裹（類似樹脂），可以産生保存身體組織的“化石”，但這些類型的化石非常罕見。
大多數生物通過其他方式的改變，變成化石
埋藏在沉積物中的熱量和壓力會導緻生物體的組織（如植物的葉子、魚），爬行動物和海洋無脊椎動物的軟體部分。通過釋放氫和氧，留下碳殘留物。
這個過程為碳化或蒸餾，生物産生在沉積岩中，稱為“碳印象”。
最常見的叫做礦化或石化，生物體的軟組織在沉積物中腐爛後，殘留的部分，特别是骨骼，被遺留下來形成。
水滲入殘留物，溶解在水中的礦物滲入殘留物内的空間，形成晶體。這些結晶礦物質使得剩餘物與包裹的沉積岩一起硬化 。
另一種化石過程，稱為替代，地下水中的礦物質在水完全溶解有機體的原始硬質部分後，代替構成身體殘留物的礦物質。
當沉積物或礦物質填充生物體的内部空腔（例如殼或顱骨）時，形成内部“模具”，并且殘餘物溶解，最終形成化石。
有機殘留物
近年來，研究人員發現，一些化石不僅僅是礦物質。分析顯示，一些仍保留着有機物，符合白垩紀時期，這些有機物質屬于恐龍。
研究人員表示，目前尚不清楚有機物質是如何保存的，可能是類似甲醛的方式，交聯構成蛋白質的氨基酸，使它們更耐朽爛。
此外，砂岩、礦物、沉積物或無機物砂粒，似乎是保存化石中有機物質的最佳環境。
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