ฟอสซิล(จากภาษาละตินคลาสสิกfossilisแปลว่า ' ได้มาจากการขุด' ) ^{[ 1 ]}คือซาก ร่องรอย หรือร่องรอยใดๆ ของสิ่งมีชีวิตที่เคยมีชีวิตอยู่จากยุคทางธรณีวิทยาในอดีตตัวอย่างเช่นกระดูกเปลือกหอยโครงกระดูกภายนอกรอยพิมพ์หินของสัตว์หรือจุลินทรีย์วัตถุที่ถูกเก็บรักษาไว้ในอำพันเส้นผมไม้กลายเป็นหินและเศษดีเอ็นเอฟอสซิลทั้งหมดเรียกว่าบันทึกฟอสซิลแม้ว่าบันทึกฟอสซิลจะไม่สมบูรณ์ แต่การศึกษาจำนวนมากได้แสดงให้เห็นว่ามีข้อมูลเพียงพอที่จะทำให้เข้าใจรูปแบบการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลกได้เป็นอย่างดี^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}นอกจากนี้ บันทึกฟอสซิลยังสามารถเติมเต็มช่องว่างในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับลำดับวิวัฒนาการบนโลก ดังที่แสดงให้เห็นจากการค้นพบTiktaalikในแถบอาร์กติกของแคนาดา^{[ 5 ]}

บรรพชีวินวิทยารวมถึงการศึกษาฟอสซิล: อายุ วิธีการก่อตัว และ ความสำคัญ ทางวิวัฒนาการบางครั้งตัวอย่างจะถูกพิจารณาว่าเป็นฟอสซิลหากมีอายุมากกว่า 10,000 ปี^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}ฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุประมาณ 3.48 พันล้านปี^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ถึง 4.1 พันล้านปี^{[ 12 ] [ 13 ]}การสังเกตในศตวรรษที่ 19 ว่าฟอสซิลบางชนิดเกี่ยวข้องกับชั้น หินบางชนิด นำไปสู่การยอมรับมาตราเวลาทางธรณีวิทยาและอายุสัมพัทธ์ของฟอสซิลต่างๆ การพัฒนา เทคนิค การหาอายุด้วยรังสี ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวัด อายุสัมบูรณ์ของหินและฟอสซิลที่อยู่ในนั้น ได้อย่างแม่นยำ

มีกระบวนการหลายอย่างที่นำไปสู่การเกิดฟอสซิลได้แก่การเกิดแร่แทรกซึมการสร้างแม่พิมพ์ การเกิดแร่ขึ้นเองการแทนที่และการตกผลึกใหม่ การกดทับการเกิดคาร์บอนและการห่อหุ้มทางชีวภาพ

ฟอสซิลมีขนาดแตกต่างกันไป ตั้งแต่แบคทีเรีย ขนาดหนึ่ง ไมโครเมตร (1 μm) ^{[ 14 ]}ไปจนถึงไดโนเสาร์และต้นไม้ที่มีความยาวหลายเมตรและหนักหลายตัน ฟอสซิลที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักในปัจจุบันคือSequoia sp. ซึ่งมีความยาว 88 เมตร (289 ฟุต) ที่ Coaldale รัฐเนวาดา^{[ 15 ]}โดยปกติฟอสซิลจะเก็บรักษาเพียงบางส่วนของสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว ซึ่งมักจะเป็นส่วนที่เกิดการแร่ธาตุ บางส่วน ในระหว่างที่ยังมีชีวิตอยู่ เช่น กระดูกและฟันของสัตว์มีกระดูกสันหลังหรือ โครงกระดูกภายนอกที่ เป็นไคตินหรือแคลเซียมของสัตว์ไม่มี กระดูกสันหลัง ฟอสซิลอาจประกอบด้วยร่องรอยที่สิ่งมีชีวิตทิ้งไว้ในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ เช่นรอยเท้าสัตว์หรืออุจจาระ ( โคโปรไลต์ ) ฟอสซิลประเภทนี้เรียกว่าฟอสซิลร่องรอยหรืออิคโนฟอสซิลตรงข้ามกับฟอสซิลร่างกายฟอสซิลบางชนิดเป็นชีวเคมีและเรียกว่าเคโมฟอสซิลหรือไบโอซิกเนเจอร์

การเก็บรวบรวมฟอสซิลมีมาอย่างน้อยตั้งแต่เริ่มต้นประวัติศาสตร์ที่มีการบันทึกไว้ ฟอสซิลเหล่านั้นเรียกว่าบันทึกฟอสซิล บันทึกฟอสซิลเป็นหนึ่งในแหล่งข้อมูลแรกๆ ที่ใช้ในการศึกษาเรื่องวิวัฒนาการและยังคงมีความสำคัญต่อ ประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต บนโลกนักบรรพชีวินวิทยาตรวจสอบบันทึกฟอสซิลเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการวิวัฒนาการและวิธีการที่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดได้วิวัฒนาการมา

ซากดึกดำบรรพ์เป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปตลอดช่วงเวลาส่วนใหญ่ของประวัติศาสตร์ธรรมชาติ ดังนั้นหลักฐานการปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์กับซากดึกดำบรรพ์จึงย้อนกลับไปได้ไกลถึงยุคประวัติศาสตร์ที่มีการบันทึกไว้ หรืออาจจะก่อนหน้านั้นด้วยซ้ำ

มีตัวอย่าง มีดหิน ยุคหินเก่าจำนวนมากในยุโรป โดยมีฟอสซิลเอคิโนเดอร์มฝังอยู่ที่ด้ามจับอย่างแม่นยำ ซึ่งมีอายุย้อนไปถึงโฮโมไฮเดลเบอร์เกนซิสและนีแอนเดอร์ทาล [ ^{16 ] ชน}เผ่าโบราณเหล่านี้ยังเจาะรูตรงกลางของเปลือกหอยฟอสซิลทรงกลมเหล่านั้น โดยเห็นได้ชัดว่าใช้เป็นลูกปัดสำหรับสร้อยคอ

ชาวอียิปต์โบราณรวบรวมฟอสซิลของสายพันธุ์ที่มีลักษณะคล้ายกระดูกของสายพันธุ์สมัยใหม่ที่พวกเขานับถือบูชา เทพเจ้าเซตมีความเกี่ยวข้องกับฮิปโปโปเตมัสดังนั้นกระดูกฟอสซิลของสายพันธุ์ที่คล้ายฮิปโปจึงถูกเก็บไว้ในวิหารของเทพเจ้าองค์นั้น^{[ 17 ]}เปลือกเม่นทะเลฟอสซิลห้าแฉกมีความเกี่ยวข้องกับเทพเจ้าโซปดูเทพแห่งรุ่งอรุณ ซึ่งเทียบเท่ากับวีนัสในเทพปกรณัมโรมัน^{[ 16 ]}

ฟอสซิลดูเหมือนจะมีส่วนช่วยโดยตรงต่อตำนานของอารยธรรมหลายแห่ง รวมถึงชาวกรีกโบราณAdrienne Mayorแนะนำว่ากะโหลกของProtoceratops เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดตำนานเกี่ยวกับ กริฟฟินสมมติฐานนี้ถูกโต้แย้งโดยนักบรรพชีวินวิทยาเช่นMark P. Wittonและ Richard Hing ^{[ 18 ]}

นักวิชาการชาวกรีกรุ่นหลังอริสโตเติลในที่สุดก็ตระหนักว่าเปลือกหอยฟอสซิลจากหินนั้นคล้ายกับที่พบตามชายหาด ซึ่งบ่งชี้ว่าฟอสซิลเหล่านั้นเคยเป็นสัตว์ที่มีชีวิตมาก่อน ก่อนหน้านี้เขาได้อธิบายพวกมันในแง่ของ^{ไอระเหย [} 19 ] ซึ่ง^{นักปราชญ์ชาว}เปอร์เซียอวิเซนนาได้ปรับเปลี่ยนเป็นทฤษฎีของของเหลวที่ทำให้กลายเป็นหิน ( succus lapidificatus ) การยอมรับเปลือกหอยฟอสซิลว่ามีต้นกำเนิดมาจากทะเลนั้นได้รับการสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 14 โดยอัลเบิร์ตแห่งแซกโซนีและได้รับการยอมรับในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งโดยนักธรรมชาติวิทยา ส่วนใหญ่ ในศตวรรษที่ 16 ^{[ 20 ]}

นักธรรมชาติวิทยาชาวโรมันพลินีผู้เฒ่าเขียนถึง " หินลิ้น " ซึ่งเขาเรียกว่ากลอสโซเปตราสิ่งเหล่านี้คือฟอสซิลฟันฉลาม ซึ่งบางวัฒนธรรมในยุคคลาสสิกคิดว่ามีลักษณะคล้ายลิ้นของคนหรือของงู^{[ 21 ]}เขายังเขียนถึงเขาของแอมมอนซึ่งเป็นฟอสซิลแอมโมไนต์ซึ่งเป็นที่มาของชื่อสมัยใหม่ของกลุ่มญาติปลาหมึกที่มีเปลือก พลินียังกล่าวถึงหินคางคก ซึ่งเชื่อกัน จนถึงศตวรรษที่ 18 ว่าเป็นยารักษาพิษวิเศษที่มาจากหัวคางคก แต่แท้จริงแล้วเป็นฟอสซิลฟันของเลปิโดเตสปลา ครีบแข็งในยุคค รีเทเชียส^{[ 22 ]}

เชื่อกันว่า ชนเผ่า Plainsของอเมริกาเหนือมีฟอสซิลที่เกี่ยวข้องในลักษณะเดียวกัน เช่น ฟอสซิลเทโรซอร์ที่สมบูรณ์จำนวนมากที่เปิดเผยตามธรรมชาติในภูมิภาคนี้ พร้อมกับตำนานของพวกเขาเองเกี่ยวกับนกสายฟ้า^{[ 23 ]}

ไม่มีการเชื่อมโยงทางตำนานโดยตรงที่รู้จักจากแอฟริกาในยุคก่อนประวัติศาสตร์ แต่มีหลักฐานมากมายที่แสดงให้เห็นว่าชนเผ่าต่างๆ ในบริเวณนั้นขุดและเคลื่อนย้ายฟอสซิลไปยังสถานที่ประกอบพิธีกรรม โดยเห็นได้ชัดว่าพวกเขาปฏิบัติต่อฟอสซิลเหล่านั้นด้วยความเคารพ^{[ 24 ]}

ในญี่ปุ่น ฟอสซิลฟันฉลามมีความเกี่ยวข้องกับเทงุ ในตำนาน ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นกรงเล็บที่คมกริบของสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ โดยมีการบันทึกไว้ในช่วงหลังคริสต์ศตวรรษที่ 8 ^{[ 21 ]}

ในจีนยุคกลาง กระดูกฟอสซิลของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโบราณรวมถึงโฮโมอิเร็กตัสมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็น " กระดูก มังกร " และใช้เป็นยาและยาปลุกอารมณ์ทางเพศนอกจากนี้ กระดูกฟอสซิลบางส่วนยังถูกเก็บรวบรวมเป็น "งานศิลปะ" โดยนักวิชาการ ซึ่งทิ้งข้อความไว้บนสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ เพื่อระบุเวลาที่เพิ่มเข้าไปในคอลเลกชัน ตัวอย่างที่ดีคือหวงติงเจี้ยน นักวิชาการชื่อดัง แห่งราชวงศ์ซ่งในศตวรรษที่ 11 ซึ่งเก็บฟอสซิลเปลือกหอยชนิดหนึ่งไว้พร้อมกับบทกวีของเขาเองที่สลักไว้^{[ 25 ]}ในบทความสระแห่งความฝันที่ตีพิมพ์ในปี 1088 เชินกัวนักวิชาการและข้าราชการ ชาวจีนในราชวงศ์ซ่ง ได้ตั้งสมมติฐานว่าฟอสซิลทางทะเลที่พบในชั้นหินทางธรณีวิทยา ของภูเขาซึ่งตั้งอยู่ห่างจาก มหาสมุทรแปซิฟิกหลายร้อยไมล์เป็นหลักฐานว่าครั้งหนึ่งเคยมีชายฝั่งทะเลในยุคก่อนประวัติศาสตร์อยู่ที่นั่นและมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาหลายศตวรรษ^{[ 26 ] [ 27 ]}การสังเกตไม้ไผ่ที่กลายเป็นหินในเขตภูมิอากาศแห้งแล้งทางเหนือของพื้นที่ซึ่งปัจจุบันคือเมืองเหยียนอันมณฑลฉานซีประเทศจีน ทำให้เขาพัฒนาแนวคิดเบื้องต้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ อย่างค่อยเป็นค่อยไป เนื่องจากไม้ไผ่เติบโตตามธรรมชาติในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศชื้นกว่า^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

ในคริสต์ศาสนา ยุคกลาง ซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตในทะเลบนเนินเขาถูกมองว่าเป็นหลักฐานของอุทกภัยในพระคัมภีร์เกี่ยวกับเรือโนอาห์หลังจากสังเกตเห็นเปลือกหอยบนภูเขานักปรัชญากรีกโบราณเซโนฟาเนส (ประมาณ 570 – 478 ปีก่อนคริสตกาล) คาดการณ์ว่าโลกเคยถูกน้ำท่วมครั้งใหญ่ที่ฝังสิ่งมีชีวิตไว้ในโคลนที่แห้ง^{[ 30 ] [ 31 ]}

ในปี ค.ศ. 1027 อวิเซนนา นักปราชญ์ชาวเปอร์เซีย ได้อธิบายถึงความเป็นหินของฟอสซิลไว้ในหนังสือ "คัมภีร์แห่งการรักษา" (The Book of Healing)ว่า:

หากสิ่งที่กล่าวเกี่ยวกับการกลายเป็นหินของสัตว์และพืชเป็นความจริง สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือคุณสมบัติในการทำให้เป็นหินและแร่ธาตุที่ทรงพลังซึ่งเกิดขึ้นในบางจุดที่เป็นหิน หรือเกิดขึ้นอย่างฉับพลันจากพื้นดินในระหว่างแผ่นดินไหวและการทรุดตัว และทำให้สิ่งใดก็ตามที่สัมผัสกับมันกลายเป็นหิน อันที่จริง การกลายเป็นหินของร่างกายของพืชและสัตว์ไม่ได้แปลกประหลาดไปกว่าการเปลี่ยนแปลงของน้ำ^{[ 32 ]}

ตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 จนถึงปัจจุบัน นักวิชาการชี้ให้เห็นว่ากะโหลกฟอสซิลของDeinotherium giganteumที่พบในเกาะครีตและกรีซ อาจถูกตีความว่าเป็นกะโหลกของไซคลอปส์ในเทพนิยายกรีกและอาจเป็นต้นกำเนิดของเทพนิยายกรีกนั้น^{[ 33 ] [ 34 ]}กะโหลกของพวกมันดูเหมือนจะมีรูตาเพียงรูเดียวที่ด้านหน้า เหมือนกับ ญาติ ช้าง ในปัจจุบันของพวกมัน แม้ว่าในความเป็นจริงแล้วมันคือช่องเปิดสำหรับงวงของพวกมัน

ในเทพปกรณัมของชาวนอร์ส เปลือกของเอคิโนเดอร์ม (ปุ่มกลมห้าส่วนที่เหลือจากเม่นทะเล) เกี่ยวข้องกับเทพธอร์ไม่เพียงแต่ถูกนำไปรวมไว้ในหินสายฟ้าซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของค้อนของธอร์ และไม้กางเขนรูปค้อนในภายหลังเมื่อศาสนาคริสต์ได้รับการยอมรับ แต่ยังถูกเก็บไว้ในบ้านเพื่อขอความคุ้มครองจากธอร์อีกด้วย^{[ 16 ]}

สิ่งเหล่านี้เติบโตเป็นมงกุฎของคนเลี้ยงแกะในนิทานพื้นบ้านของอังกฤษ ใช้สำหรับตกแต่งและเป็นเครื่องรางนำโชค วางไว้ที่ทางเข้าบ้านและโบสถ์^{[ 35 ]}ในซัฟฟอล์กมีการใช้สายพันธุ์ที่แตกต่างกันเป็นเครื่องรางนำโชคโดยคนทำขนมปัง ซึ่งเรียกพวกมันว่าขนมปังนางฟ้าโดยเชื่อมโยงกับขนมปังที่มีรูปร่างคล้ายกันที่พวกเขาอบ^{[ 36 ] [ 37 ]}

มุมมองทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับฟอสซิลเพิ่มมากขึ้นในช่วงยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาเลโอนาร์โด ดา วินชี เห็นด้วยกับมุมมองของอริสโตเติลที่ว่าฟอสซิลเป็นซากของสิ่งมีชีวิตโบราณ^{[ 38 ] : 361} ตัวอย่างเช่น เลโอนาร์โดสังเกตเห็นความไม่สอดคล้องกันกับเรื่องราวอุทกภัยในพระคัมภีร์ไบเบิลในฐานะคำอธิบายเกี่ยวกับต้นกำเนิดของฟอสซิล:

หากอุทกภัยได้พัดพาเปลือกหอยไปไกลถึงสามร้อยสี่ร้อยไมล์จากทะเล มันคงจะพัดพาเปลือกหอยเหล่านั้นไปปะปนกับวัตถุธรรมชาติอื่นๆ กองรวมกันอยู่ แต่แม้ในระยะที่ไกลจากทะเลเช่นนั้น เราก็ยังเห็นหอยนางรม หอยอื่นๆ ปลาหมึก และเปลือกหอยชนิดอื่นๆ ที่รวมตัวกันอยู่รวมกัน พบว่าตายหมดแล้ว และเปลือกหอยที่อยู่โดดเดี่ยวก็พบแยกจากกัน ดังที่เราเห็นได้ทุกวันตามชายทะเล

และเราพบหอยนางรมอยู่รวมกันเป็นครอบครัวใหญ่ ซึ่งบางตัวอาจเห็นเปลือกยังคงติดกันอยู่ แสดงว่าพวกมันถูกทิ้งไว้ที่นั่นโดยทะเลและยังมีชีวิตอยู่เมื่อช่องแคบยิบรอลตาร์ถูกกัดเซาะ ในภูเขาของปาร์มาและปิอาเชนซา อาจเห็นเปลือกหอยและปะการังที่มีรูจำนวนมากยังคงติดอยู่กับโขดหิน.... ^{[ 39 ]}

ในปี พ.ศ. 2509 นิโคลัส สเตโนได้ตรวจสอบฉลามตัวหนึ่ง และเชื่อมโยงฟันของมันกับ "หินลิ้น" ในตำนานเทพเจ้ากรีก-โรมันโบราณ โดยสรุปว่าแท้จริงแล้วสิ่งเหล่านั้นไม่ใช่ลิ้นของงูพิษ แต่เป็นฟันของฉลามสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปนานแล้ว^{[ 21 ]}

โรเบิร์ต ฮุก (1635–1703) ได้รวมภาพจุลทรรศน์ของฟอสซิลไว้ในหนังสือ Micrographia ของเขา และเป็นหนึ่งในผู้ที่สังเกตเห็นฟอสซิลฟอแรม เป็นคนแรกๆ การสังเกตฟอสซิลของเขา ซึ่งเขาระบุว่าเป็นซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตบางชนิดที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ได้รับการตีพิมพ์หลังมรณกรรมในปี 1705 ^{[ 40 ]}

วิลเลียม สมิธ (ค.ศ. 1769–1839)วิศวกรคลองชาวอังกฤษ สังเกตว่าหินที่มีอายุต่างกัน (ตามกฎการซ้อนทับ ) จะเก็บรักษาฟอสซิลที่แตกต่างกัน และฟอสซิลเหล่านี้จะเรียงลำดับต่อกันอย่างเป็นระเบียบและสามารถกำหนดได้ เขาพบว่าหินจากสถานที่ห่างไกลกันสามารถเชื่อมโยงกันได้โดยอาศัยฟอสซิลที่พบ เขาเรียกหลักการนี้ว่า หลักการสืบทอดทางชีววิทยาหลักการนี้กลายเป็นหลักฐานสำคัญชิ้นหนึ่งของดาร์วินที่พิสูจน์ว่าวิวัฒนาการทางชีววิทยาเป็นเรื่องจริง

จอร์จส์ คูเวียร์เชื่อว่าฟอสซิลสัตว์ส่วนใหญ่หรือทั้งหมดที่เขาตรวจสอบนั้นเป็นซากของสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว นี่ทำให้คูเวียร์กลายเป็นผู้สนับสนุนอย่างแข็งขันของแนวคิดทางธรณีวิทยาที่เรียกว่าลัทธิหายนะ (catastrophism ) ในช่วงท้ายของบทความปี 1796 ของเขาเกี่ยวกับช้างที่ยังมีชีวิตอยู่และฟอสซิล เขาได้กล่าวไว้ว่า:

ข้อเท็จจริงทั้งหมดเหล่านี้สอดคล้องกันและไม่มีรายงานใดโต้แย้ง ดูเหมือนจะพิสูจน์ถึงการมีอยู่ของโลกก่อนหน้าโลกของเรา ซึ่งถูกทำลายโดยภัยพิบัติบางอย่าง^{[ 41 ]}

ความสนใจในฟอสซิลและธรณีวิทยาโดยทั่วไปขยายตัวในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ในบริเตนการค้นพบฟอสซิลของแมรี แอนนิง ซึ่งรวมถึงโครงกระดูก อิกทิโอซอร์ ที่สมบูรณ์เป็นครั้งแรก และ โครงกระดูก เพลซิโอซอรัส ที่สมบูรณ์ ได้ จุดประกายความสนใจทั้งในหมู่ประชาชนและนักวิชาการ^{[ 42 ]}

นักธรรมชาติวิทยายุคแรกเข้าใจความเหมือนและความแตกต่างของสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างดี ทำให้ลินเนียสพัฒนาระบบการจำแนกแบบลำดับชั้นซึ่งยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน ดาร์วินและนักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัยเป็นกลุ่มแรกที่เชื่อมโยงโครงสร้างลำดับชั้นของต้นไม้แห่งชีวิตเข้ากับบันทึกฟอสซิลที่มีอยู่น้อยมากในสมัยนั้น ดาร์วินอธิบายกระบวนการสืบเชื้อสายพร้อมการเปลี่ยนแปลง หรือวิวัฒนาการได้อย่างชัดเจน โดยที่สิ่งมีชีวิตจะปรับตัวให้เข้ากับแรงกดดันทางธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป หรือไม่ก็สูญพันธุ์ไป

เมื่อดาร์วินเขียนหนังสือOn the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Lifeฟอสซิลสัตว์ที่เก่าแก่ที่สุดคือฟอสซิลจาก ยุค แคมเบรียนซึ่งปัจจุบันทราบกันว่ามีอายุประมาณ 540 ล้านปี เขากังวลเกี่ยวกับการไม่มีฟอสซิลที่เก่ากว่านี้เนื่องจากมีผลกระทบต่อความถูกต้องของทฤษฎีของเขา แต่เขาก็แสดงความหวังว่าจะมีฟอสซิลดังกล่าว โดยกล่าวว่า "เรารู้จักโลกอย่างแม่นยำเพียงส่วนน้อยเท่านั้น" ดาร์วินยังครุ่นคิดถึงการปรากฏตัวอย่างกะทันหันของกลุ่มต่างๆ (เช่นไฟลัม ) จำนวนมากในชั้นหินที่มีฟอสซิลยุคแคมเบรียนที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จัก^{[ 43 ]}

นับตั้งแต่สมัยของดาร์วิน บันทึกฟอสซิลได้ขยายออกไปเป็นช่วงเวลาระหว่าง 2.3 ถึง 3.5 พันล้านปี^{[ 44 ]}ฟอสซิลยุคพรีแคมเบรียนส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียขนาดเล็กหรือไมโครฟอสซิลอย่างไรก็ตาม ปัจจุบันพบฟอสซิลขนาดใหญ่ตั้งแต่ยุคโปรเทโรโซอิกตอนปลาย สิ่งมีชีวิตในยุคอีเดียคารา (เรียกอีกอย่างว่าสิ่งมีชีวิตในยุคเวนเดียน) ซึ่งมีอายุย้อนไปถึง 575 ล้านปีก่อน ประกอบด้วยกลุ่มยูคาริ โอต หลายเซลล์ยุคแรกๆ ที่มี ความ หลากหลายสูง

บันทึกฟอสซิลและลำดับการปรากฏของสัตว์เป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ด้านชีวธรณีวิทยาหรือการกำหนดอายุของหินโดยอาศัยฟอสซิลที่ฝังอยู่ ในช่วง 150 ปีแรกของธรณีวิทยาชีวธรณีวิทยาและการซ้อนทับเป็นเพียงวิธีการเดียวในการกำหนดอายุสัมพัทธ์ของหินมาตราเวลาทางธรณีวิทยา ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยอาศัยอายุสัมพัทธ์ของชั้นหินที่กำหนดโดยนักบรรพชีวิน วิทยา และนักธรณีวิทยา ยุคแรก

นับตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ 20 วิธี การหาอายุสัมบูรณ์เช่นการหาอายุด้วยวิธีทางรังสี (รวมถึง วิธี โพแทสเซียม/อาร์กอนอาร์กอน/อาร์กอนอนุกรมยูเรเนียมและสำหรับฟอสซิลที่ใหม่มาก ๆ คือการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสี ) ได้ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบอายุสัมพัทธ์ที่ได้จากฟอสซิล และเพื่อให้ได้อายุสัมบูรณ์สำหรับฟอสซิลจำนวนมาก การหาอายุด้วยวิธีทางรังสีแสดงให้เห็นว่าสโตรมาโตไลต์ที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักมีอายุมากกว่า 3.4 พันล้านปี

บรรพชีวินวิทยาได้ร่วมมือกับชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการเพื่อแบ่งปันภารกิจสหวิทยาการในการกำหนดแผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ซึ่งนำไปสู่การย้อนกลับไปในอดีตถึงสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในยุคพรีแคมเบรียนเมื่อโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์วิวัฒนาการขึ้น ช่วงเวลาอันยาวนานของโลกในยุคโปรเทอโรโซอิกและยุคอาร์เคียนนั้น "ถูกเล่าขานโดยฟอสซิลขนาดเล็กและสัญญาณทางเคมีที่ละเอียดอ่อนเท่านั้น" ^{[ 46 ]}นักชีววิทยาโมเลกุลโดยใช้พันธุศาสตร์เชิงวิวัฒนาการสามารถเปรียบเทียบ ความเหมือนกันของลำดับ กรดอะมิโนหรือ นิ วคลีโอไทด์ ของโปรตีน (เช่น ความคล้ายคลึงกัน) เพื่อประเมินอนุกรมวิธานและระยะทางวิวัฒนาการระหว่างสิ่งมีชีวิต โดยมีความมั่นใจทางสถิติที่จำกัด ในทางกลับกัน การศึกษาฟอสซิลสามารถระบุได้อย่างเจาะจงมากขึ้นว่าการกลายพันธุ์ปรากฏขึ้นครั้งแรกเมื่อใดและในสิ่งมีชีวิตใด พันธุศาสตร์เชิงวิวัฒนาการและบรรพชีวินวิทยาทำงานร่วมกันในการชี้แจงมุมมองที่ยังคงคลุมเครือของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการของมัน^{[ 47 ]}

การศึกษาของNiles Eldredge เกี่ยวกับสกุล ไตรโล ไบต์ Phacops สนับสนุนสมมติฐานที่ว่าการปรับเปลี่ยนการจัดเรียงเลนส์ตาของไตรโลไบต์ดำเนินไปแบบค่อยเป็นค่อยไปในช่วงหลายล้านปีในยุคดีโวเนียน [ ^{48 ] การ} ตีความบันทึกฟอสซิลของ Phacops โดย Eldredge คือ ผลที่ตามมาจากการเปลี่ยนแปลงของเลนส์ แต่ไม่ใช่กระบวนการวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ได้ถูกทำให้กลายเป็นฟอสซิล ข้อมูลนี้และข้อมูลอื่นๆ นำไปสู่การที่Stephen Jay Gouldและ Niles Eldredge ตีพิมพ์บทความสำคัญของพวกเขาเกี่ยวกับสมดุลแบบไม่ต่อเนื่องในปี 1971

การวิเคราะห์ไมโคร ฟอสซิลของตัวอ่อนสัตว์สองสมมาตรในยุคแคมเบรียนตอนต้นด้วย เทคนิค เอกซเรย์โทโมกราฟีจากซินโค รตรอน ให้ ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับ การวิวัฒนาการ ของสัตว์หลายเซลล์ ในระยะแรกเริ่ม เทคนิคโทโมกราฟีให้ความละเอียดสามมิติที่ไม่เคยมีมาก่อน ณ ขอบเขตของการกลายเป็นฟอสซิล ฟอสซิลของสัตว์สองสมมาตรลึกลับสองชนิด ได้แก่ Markuelia ที่มีลักษณะคล้ายหนอน และPseudooides ซึ่งคาดว่าเป็น โปรโตสโตมดั้งเดิมให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับ การพัฒนาของตัวอ่อน ในชั้นเนื้อเยื่อต้นกำเนิด ตัวอ่อนอายุ 543 ล้านปีเหล่านี้สนับสนุนการเกิดขึ้นของลักษณะบางอย่างของ การพัฒนา ของสัตว์ขาปล้องเร็วกว่าที่เคยคิดไว้ในยุคโปรเทโรโซอิกตอนปลาย ตัวอ่อนที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้จากจีนและไซบีเรียผ่าน กระบวนการฟอสเฟต ไนเซชัน อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีเยี่ยม รวมถึงโครงสร้างของเซลล์ งานวิจัยนี้เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจของความรู้ที่เข้ารหัสโดยบันทึกฟอสซิล ซึ่งยังคงให้ข้อมูลที่ไม่สามารถหาได้จากแหล่งอื่นเกี่ยวกับการกำเนิดและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตบนโลก ตัวอย่างเช่น งานวิจัยชี้ให้เห็นว่า^Markueliaมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับหนอน Priapulid มากที่สุด และอยู่ติดกับการแตกแขนงวิวัฒนาการของPriapulida , NematodaและArthropoda ^{[ 49} ]

แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าอย่างมากในการค้นพบและระบุตัวอย่างซากดึกดำบรรพ์ แต่โดยทั่วไปก็ยอมรับว่าบันทึกซากดึกดำบรรพ์นั้นไม่สมบูรณ์อย่างมาก^{[ 50 ] [ 51 ]}ได้มีการพัฒนาแนวทางในการวัดความสมบูรณ์ของบันทึกซากดึกดำบรรพ์สำหรับกลุ่มย่อยของสายพันธุ์จำนวนมาก รวมถึงสายพันธุ์ที่จัดกลุ่มตามอนุกรมวิธาน^{[ 52 ] [ 53 ]}ตามช่วงเวลา^{[ 54 ]}ตามสภาพแวดล้อม/ภูมิศาสตร์^{[ 55 ]}หรือโดยรวม^{[ 56 ] [ 57 ]}ซึ่งครอบคลุมถึงสาขาย่อยของทาโฟโนมีและการศึกษาอคติในบันทึกซากดึกดำบรรพ์^{[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]}

บรรพชีวินวิทยาพยายามที่จะทำแผนที่วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยา อุปสรรคสำคัญคือความยากลำบากในการคำนวณอายุของฟอสซิล ชั้นหินที่เก็บรักษาฟอสซิลมักขาดธาตุกัมมันตรังสีที่จำเป็นสำหรับการหาอายุด้วยวิธีเรดิโอ เมตริก เทคนิคนี้เป็นวิธีเดียวของเราในการกำหนดอายุที่แน่นอนให้กับหินที่มีอายุมากกว่าประมาณ 50 ล้านปี และมีความแม่นยำภายใน 0.5% หรือดีกว่า^{[ 61 ]}แม้ว่าการหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริกจะต้องใช้การทำงานในห้องปฏิบัติการอย่างระมัดระวัง แต่หลักการพื้นฐานนั้นง่าย คือ อัตราการสลายตัว ของธาตุกัมมันตรังสีต่างๆ เป็นที่ทราบกันดี ดังนั้นอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสีต่อผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวจึงแสดงให้เห็นว่าธาตุกัมมันตรังสีนั้นถูกรวมเข้ากับหินเมื่อนานมาแล้ว ธาตุกัมมันตรังสีพบได้ทั่วไปในหินที่มีต้นกำเนิดจากภูเขาไฟ ดังนั้นหินที่มีฟอสซิลที่สามารถหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริกได้จึงมีเพียงชั้นเถ้าภูเขาไฟ ซึ่งอาจเป็นจุดสิ้นสุดของตะกอนที่อยู่ระหว่างนั้น^{[ 61 ]}

ด้วยเหตุนี้ นักบรรพชีวินวิทยาจึงอาศัยธรณีวิทยาชั้นหินในการกำหนดอายุของฟอสซิล ธรณีวิทยาชั้นหินเป็นวิทยาศาสตร์ในการถอดรหัส "ชั้นหิน" ที่เป็นบันทึกตะกอน^{[ 62 ]}โดยปกติแล้วหินจะก่อตัวเป็นชั้นในแนวนอน โดยแต่ละชั้นมีอายุน้อยกว่าชั้นที่อยู่ด้านล่าง หากพบฟอสซิลระหว่างสองชั้นที่มีอายุที่ทราบแล้ว อายุของฟอสซิลนั้นจะถือว่าอยู่ระหว่างอายุที่ทราบทั้งสอง^{[ 63 ]}เนื่องจากลำดับชั้นหินไม่ต่อเนื่อง แต่อาจถูกแบ่งแยกโดยรอยแตกหรือช่วงเวลาของการกัดเซาะจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะจับคู่ชั้นหินที่ไม่ติดกันโดยตรง อย่างไรก็ตาม ฟอสซิลของสายพันธุ์ที่อยู่รอดมาได้ในช่วงเวลาสั้นๆ สามารถนำมาใช้จับคู่หินที่แยกออกจากกันได้ เทคนิคนี้เรียกว่าชีวธรณีวิทยาชั้น หิน ตัวอย่างเช่น คอนโอโดนต์Eoplacognathus pseudoplanusมีช่วงเวลาสั้นๆ ในยุคออร์โดวิเชียนตอนกลาง^{[ 64 ]}หากหินที่มีอายุไม่ทราบแน่ชัดมีร่องรอยของE. pseudoplanusแสดงว่าหินเหล่านั้นมีอายุในยุคออร์โดวิเชียนตอนกลางฟอสซิลดัชนีดังกล่าวต้องมีลักษณะเฉพาะ มีการกระจายตัวทั่วโลก และครอบคลุมช่วงเวลาสั้นๆ จึงจะมีประโยชน์ หากฟอสซิลดัชนีมีอายุไม่ถูกต้องจะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ผิดพลาด^{[ 65 ]}โดยทั่วไปแล้ว การศึกษาชั้นหินและชีวธรณีวิทยาจะให้การกำหนดอายุแบบสัมพัทธ์เท่านั้น ( Aมาก่อนB ) ซึ่งมักจะเพียงพอสำหรับการศึกษาการวิวัฒนาการ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ทำได้ยากสำหรับบางช่วงเวลา เนื่องจากปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการจับคู่หินที่มีอายุเดียวกันข้ามทวีป[ ^{65 ] ความ}สัมพันธ์ของแผนผังวงศ์ตระกูลยังช่วยจำกัดช่วงเวลาที่สายพันธุ์ปรากฏขึ้นครั้งแรก ตัวอย่างเช่น หากฟอสซิลของ B หรือ C มีอายุ X ล้านปีก่อน และ "แผนผังวงศ์ตระกูล" ที่คำนวณได้ระบุว่า A เป็นบรรพบุรุษของ B และ C ดังนั้น A จะต้องวิวัฒนาการมาก่อน

นอกจากนี้ยังสามารถประมาณได้ว่ากลุ่มสิ่งมีชีวิตสองกลุ่มแยกออกจากกันเมื่อนานมาแล้วเท่าใด (เช่น อายุของบรรพบุรุษร่วมสุดท้าย ของพวกมัน ) โดยสมมติว่าการกลายพันธุ์สะสมในอัตราคงที่สำหรับยีนที่กำหนด อย่างไรก็ตาม " นาฬิกาโมเลกุล " เหล่านี้มีข้อผิดพลาด และให้เวลาโดยประมาณเท่านั้น ตัวอย่างเช่น พวกมันไม่แม่นยำและน่าเชื่อถือเพียงพอสำหรับการประมาณว่ากลุ่มที่ปรากฏในการระเบิดของแคมเบรียนวิวัฒนาการขึ้นครั้งแรกเมื่อใด^{[ 66 ]}และการประมาณที่ได้จากเทคนิคต่างๆ อาจแตกต่างกันได้ถึงสองเท่า^{[ 67 ]}

แม้ในสภาวะที่ดีที่สุด สิ่งมีชีวิตก็แทบจะไม่สามารถถูกเก็บรักษาไว้เป็นฟอสซิลได้เลย และมีเพียงส่วนน้อยของฟอสซิลเหล่านั้นเท่านั้นที่ถูกค้นพบ สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าจำนวนชนิดพันธุ์ที่รู้จักผ่านบันทึกฟอสซิลนั้นน้อยกว่า 5% ของจำนวนชนิดพันธุ์ที่ยังมีชีวิตอยู่ ซึ่งบ่งชี้ว่าจำนวนชนิดพันธุ์ที่รู้จักผ่านฟอสซิลนั้นต้องน้อยกว่า 1% ของชนิดพันธุ์ทั้งหมดที่เคยมีชีวิตอยู่^{[ 68 ]}เนื่องจากสภาวะที่เฉพาะเจาะจงและหายากที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างทางชีวภาพในการกลายเป็นฟอสซิล จึงคาดได้ว่าจะมีสิ่งมีชีวิตเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยเท่านั้นที่จะได้รับการค้นพบ และการค้นพบแต่ละครั้งเป็นเพียงภาพรวมของกระบวนการวิวัฒนาการเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงนั้นสามารถแสดงและยืนยันได้ด้วยฟอสซิลช่วงเปลี่ยนผ่านเท่านั้น ซึ่งไม่รับประกันว่าจะแสดงจุดกึ่งกลางที่สะดวกเสมอไป^{[ 69 ]}

บันทึกฟอสซิลมีแนวโน้มไปทางสิ่งมีชีวิตที่มีส่วนแข็งเป็นอย่างมาก ทำให้สิ่งมีชีวิตที่มีลำตัวอ่อนนุ่มส่วนใหญ่แทบไม่มีร่องรอยปรากฏเลย^{[ 68 ]}เต็มไปด้วยหอย สัตว์มีกระดูกสันหลัง เม่นทะเล แบรคิโอพอดและสัตว์ขาปล้องบางกลุ่ม^{[ 70 ]}

แหล่งฟอสซิลที่มีการอนุรักษ์อย่างดีเยี่ยม—บางครั้งรวมถึงเนื้อเยื่ออ่อนที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้—เรียกว่าลาเกอร์ส เตทเทน (Lagerstätten ) (ภาษาเยอรมันแปลว่า "สถานที่เก็บรักษา") การก่อตัวเหล่านี้อาจเกิดจากการฝังซากสัตว์ใน สภาพแวดล้อม ที่ปราศจากออกซิเจนและมีแบคทีเรียเพียงเล็กน้อย ซึ่งทำให้การย่อยสลายช้าลง ลาเกอร์สเตทเทนครอบคลุมช่วงเวลาทางธรณีวิทยาตั้งแต่ยุคแคมเบรียน จนถึง ปัจจุบันตัวอย่างที่ดีที่สุดของการเกิดฟอสซิลที่สมบูรณ์แบบในระดับโลก ได้แก่หินดินดานเหมาเทียนซานและหินดินดานเบอร์เจสในยุค แคม เบรียน หินชนวนฮุนสรุค ในยุคดีโวเนียน หินปูนโซลน์ โฮเฟน ในยุค จูราสสิกและแหล่ง มาซอนครีก ในยุคคาร์บอนิเฟอ รัส

กล่าวกันว่าฟอสซิลจะเกิดการตกผลึกใหม่ เมื่อสารประกอบ ^โครงกระดูกดั้งเดิมยังคงอยู่แต่ในรูปแบบผลึกที่แตกต่างกัน เช่น จากอะราโกไนต์เป็นแคลไซต์ [ ^{71 ]}

• 
  แคลไซต์ - เปลือกหอยฟอสซิลที่ตกผลึกใหม่ของMercenaria permagnaจากฟอร์ตดรัม รัฐฟลอริดา
• 
  เปลือกฟอสซิลของ Busycon sp. ที่ตกผลึกใหม่ด้วยแคลไซต์จากหลุมอินดริโอ
• 
  ปะการัง แข็งที่ตกผลึกใหม่(จากอะราโกไนต์เป็นแคลไซต์) จากยุคจูราสสิกทางตอนใต้ของอิสราเอล
• 
  เปลือกฟอสซิลแคลไซต์ที่ตกผลึกใหม่ของแบรคิโอ พอด เพนทาเมริด จากรัฐอินเดียนา
• 
  เปลือกหอยสองฝาที่ตกผลึกใหม่พร้อมแคลไซต์แบบสปาร์จากชั้นหินเบิร์ดสปริง

การแทนที่เกิดขึ้นเมื่อเปลือก กระดูก หรือเนื้อเยื่ออื่นๆ ถูกแทนที่ด้วยแร่ธาตุอื่น ในบางกรณี การแทนที่แร่ธาตุของเปลือกเดิมเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปและในระดับที่ละเอียดมากจนลักษณะโครงสร้างจุลภาคยังคงอยู่แม้จะสูญเสียวัสดุเดิมไปทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ฟอสซิลดังกล่าวในการวิจัยโครงสร้างทางกายวิภาคของสายพันธุ์โบราณได้^{[ 72 ]}มีการระบุสายพันธุ์ซอริเดียหลายชนิดจากฟอสซิลไดโนเสาร์ที่กลายเป็นแร่ธาตุ^{[ 73 ] [ 74 ]}

การเกิดแร่ธาตุเป็นกระบวนการเกิดฟอสซิลที่เกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตถูกฝัง ช่องว่างภายในสิ่งมีชีวิต (ช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลวหรือก๊าซในระหว่างการมีชีวิต) จะถูกเติมเต็มด้วยน้ำบาดาล ที่อุดมไปด้วยแร่ ธาตุ แร่ธาตุจะตกตะกอนจากน้ำบาดาลและเข้าไปอยู่ในช่องว่าง กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในพื้นที่เล็ก ๆ เช่น ภายในผนังเซลล์ของเซลล์พืชและสามารถสร้างฟอสซิลที่มีรายละเอียดมากในระดับเล็ก ๆ ได้^{[ 75 ]}เพื่อให้เกิดการเกิดแร่ธาตุ สิ่งมีชีวิตจะต้องถูกปกคลุมด้วยตะกอนหลังจากตายไม่นาน มิฉะนั้นซากจะถูกทำลายโดยสัตว์กินซากหรือการเน่าเปื่อย^{[ 76 ]}ระดับการเน่าเปื่อยของซากเมื่อถูกปกคลุมจะเป็นตัวกำหนดรายละเอียดของฟอสซิลในภายหลัง ฟอสซิลบางชนิดประกอบด้วยโครงกระดูกหรือฟันเท่านั้น ฟอสซิลบางชนิดมีร่องรอยของผิวหนังขนหรือแม้แต่เนื้อเยื่ออ่อน^{[ 77 ]}นี่เป็นรูปแบบหนึ่งของการเกิดไดอะเจเนซิ ส

ฟอสเฟตไนเซชันหมายถึงกระบวนการเกิดฟอสซิลที่สารอินทรีย์ถูกแทนที่ด้วยแร่ธาตุแคลเซียมฟอสเฟตจำนวนมากฟอสซิลที่เกิดขึ้นมักมีความหนาแน่นสูงและมีสีเข้มตั้งแต่สีส้มเข้มไปจนถึงสีดำ^{[ 78 ]}

การอนุรักษ์ฟอสซิลนี้เกี่ยวข้องกับธาตุซัลเฟอร์และเหล็กสิ่งมีชีวิตอาจกลายเป็นไพไรต์เมื่ออยู่ในตะกอนทะเลที่อิ่มตัวด้วยเหล็กซัลไฟด์ เมื่อสารอินทรีย์สลายตัว มันจะปล่อยซัลไฟด์ออกมาซึ่งทำปฏิกิริยากับเหล็กที่ละลายอยู่ในน้ำโดยรอบ ก่อตัวเป็นไพไรต์ไพไรต์จะเข้ามาแทนที่วัสดุเปลือกคาร์บอเนตเนื่องจากคาร์บอเนตในน้ำโดยรอบไม่อิ่มตัว พืชบางชนิดกลายเป็นไพไรต์เมื่ออยู่ในพื้นที่ดินเหนียว แต่ในระดับที่น้อยกว่าในสภาพแวดล้อมทางทะเล ฟอสซิลที่กลายเป็นไพไรต์บางชนิด ได้แก่ไมโครฟอสซิลยุคพรีแคมเบรียนสัตว์ขาปล้อง ในทะเล และพืช^{[ 79 ] [ 80 ]}

• 
  ฟอสซิลแอมโมไนด์ไพไรต์Pleuroceras solare
• 
  ตัวอย่างฟอสซิลของแบรคิโอพอดParaspirifer bownockeri ที่เกิดการกลายเป็นแร่ไพไรต์
• 
  Triarthrus eatoniที่มีแร่ไพไรต์จากชั้นหิน Whetstone Gulf Formation
• 
  ฟอสซิล Furcaster paleozoicusที่มีแร่ไพไรต์จากหินชนวน Hunsrück
• 
  Tornoceras uniangulareที่มีแร่ไพไรต์จากชั้นหิน Ludlowville Formation

ในกระบวนการเกิดซิลิกาการตกตะกอนของซิลิกาจากแหล่งน้ำที่อิ่มตัวเป็นสาเหตุของการก่อตัวและการอนุรักษ์ฟอสซิล น้ำที่มีแร่ธาตุแทรกซึมเข้าไปในรูพรุนและเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว ซึ่งจะกลายเป็นเจลเมื่อเวลาผ่านไป เจลจะ คาย น้ำทำให้เกิด โครงสร้างผลึกที่อุดมด้วย ซิลิกาซึ่งสามารถแสดงออกมาในรูปของควอตซ์แคลเซโดนีอะเกตโอปอลและอื่นๆ โดยมีรูปร่างเหมือนซากเดิม^{[ 81 ] [ 82 ]}

• 
  หินแคลเซโดนีได้แทนที่เปลือกฟอสซิลของElimia teneraด้วยสิ่งเจือปนของโอสทราคอด
• 
  เชื้อราภายในหอยทากที่มีแคลเซโดน
• 
  แม่พิมพ์ภายในที่กลายเป็นหินของหอยทากจากที่ราบสูงเดคคาน
• 
  ปะการังฟอสซิลที่กลายเป็นหินจากฟลอริดา
• 
  ซากดึกดำบรรพ์ของหอยสองฝาถูกแทนที่ด้วยโอปอลจากรัฐควีนส์แลนด์
• 
  ภาพด้านหลังของฟอสซิลเพลซิโอซอร์ สายพันธุ์แอด ดีแมน ที่กลายเป็นหินโอปอล จัด แสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์เซาท์ออสเตรเลีย

ในบางกรณี ซากดั้งเดิมของสิ่งมีชีวิตจะละลายไปทั้งหมดหรือถูกทำลายไป รูที่เหลืออยู่ซึ่งมีรูปร่างเหมือนสิ่งมีชีวิตในหินเรียกว่าแม่พิมพ์ภายนอกหากช่องว่างนี้ถูกเติมเต็มด้วยตะกอนในภายหลังแม่พิมพ์ ที่ได้ จะมีลักษณะคล้ายกับรูปร่างของสิ่งมีชีวิตนั้นแม่พิมพ์ภายในหรือ เอน โด แคสต์ เป็นผลมาจากการที่ตะกอนเติมเต็มภายในของสิ่งมีชีวิต เช่น ภายในของหอยสองฝาหรือหอยทากหรือโพรงของกะโหลกศีรษะ^{[ 83 ]}บางครั้งเอนโดแคสต์เรียกว่าสไตน์เคิร์นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อหอยสองฝาได้รับการเก็บรักษาไว้ด้วยวิธีนี้^{[ 84 ]}

คำว่า "แบบจำลอง" ยังใช้ในบริบทที่แตกต่างออกไปสำหรับการสร้างแบบจำลองฟอสซิลโดยมนุษย์ ผู้ทำแบบจำลองจะเทยางซิลิโคนลงบนฟอสซิลต้นฉบับเพื่อเก็บรูปทรง เมื่อนำออกแล้ว ซิลิโคนจะทำหน้าที่เป็นแม่พิมพ์เพื่อเติมของเหลว เช่น ปูนปลาสเตอร์ ซึ่งจะแข็งตัวกลายเป็นแบบจำลองปูนปลาสเตอร์ ฟอสซิล จำนวนมากเปราะบางเกินกว่าจะนำมาจัดแสดงหรือขนส่งได้อย่างปลอดภัย และแบบจำลองเหล่านี้ช่วยให้รายละเอียดทางกายวิภาคของฟอสซิลเหล่านั้นสามารถเข้าถึงได้โดยพิพิธภัณฑ์หรือนิทรรศการสาธารณะอื่นๆ เทคโนโลยีที่ทันสมัยกว่า เช่นการพิมพ์ 3 มิติก็มีจุดประสงค์ที่คล้ายคลึงกัน

• 
  เชื้อราภายใน (steinkern) ของHormotoma sp. จากชั้นหินกาเลนา
• 
  คราบภายในของหอยทาก (steinkern) จากชั้นหินเวนทานา
• 
  แม่พิมพ์ภายนอกของเปลือกหอยAnomalodonta giganteaจากชั้นหิน Waynesville Formation
• 
  เชื้อราภายใน (steinkern) ของGlycymeris alpinusประเทศออสเตรีย
• 
  ร่องรอยภายนอกของAviculopecten subcardiformisจากชั้นหิน Logan Formation ยุคคาร์บอนิเฟอรัสตอนล่างรัฐโอไฮโอ
• 
  แม่พิมพ์ภายนอกของไดไซโนดอนเทราปซิดGordonia traquairiจากชั้นหินทรายโฮปแมนยุคเพอร์ เมียนตอนปลาย ประเทศสกอตแลนด์

นี่เป็นรูปแบบพิเศษของการก่อตัวของแม่พิมพ์และแบบหล่อ หากเคมีเหมาะสม สิ่งมีชีวิต (หรือชิ้นส่วนของสิ่งมีชีวิต) สามารถทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสสำหรับการตกตะกอนของแร่ธาตุ เช่นไซเดอไรต์ส่งผลให้เกิดก้อนขึ้นรอบๆ หากสิ่งนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วก่อนที่เนื้อเยื่ออินทรีย์จะเน่าเปื่อยอย่างมีนัยสำคัญ รายละเอียดทางสัณฐานวิทยาแบบสามมิติที่ละเอียดมากสามารถได้รับการอนุรักษ์ไว้ได้ ก้อนจากแหล่งฟอสซิล Mazon Creek ในยุคคาร์บอนิเฟอรัส ของรัฐอิลลินอยส์ สหรัฐอเมริกา เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่มีการบันทึกที่ดีที่สุดของการเกิดแร่ธาตุดังกล่าว^{[ 85 ]}

ฟอสซิลแบบอัดเช่น ฟอสซิลเฟิร์น เป็นผลมาจากการลดทางเคมีของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งประกอบเป็นเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ในกรณีนี้ ฟอสซิลประกอบด้วยวัสดุดั้งเดิม แม้ว่าจะอยู่ในสถานะที่เปลี่ยนแปลงทางเคมีแล้วก็ตาม การเปลี่ยนแปลงทางเคมีนี้เป็นตัวอย่างของไดอะเจเนซิสสิ่งที่เหลืออยู่มักจะเป็นฟิล์มคาร์บอนที่เรียกว่าไฟโตเลียม ซึ่งในกรณีนี้ฟอสซิลจะเรียกว่าฟอสซิลแบบอัด อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่ไฟโตเลียมหายไปและสิ่งที่เหลืออยู่คือรอยประทับของสิ่งมีชีวิตในหิน ซึ่งเรียกว่าฟอสซิลแบบรอยประทับ อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี ฟอสซิลแบบอัดและแบบรอยประทับเกิดขึ้นพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อหินแตกออก ไฟโตเลียมมักจะติดอยู่กับส่วนหนึ่ง (แบบอัด) ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งจะเป็นเพียงรอยประทับ ด้วยเหตุนี้ จึงมีคำหนึ่งคำที่ครอบคลุมโหมดการอนุรักษ์ทั้งสองแบบ คือแอดเพรสชั่น^{[ 86 ]}

ฟอสซิลที่กลายเป็นถ่านหรือฟอสซิลที่กลายเป็นถ่านหินนั้น ประกอบด้วยซากอินทรีย์ที่ถูกลดรูปไปเป็นธาตุคาร์บอนเป็นหลัก ฟอสซิลที่กลายเป็นถ่านจะมีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ คล้ายเงาของสิ่งมีชีวิตดั้งเดิม และซากอินทรีย์ดั้งเดิมมักจะเป็นเนื้อเยื่ออ่อน ส่วนฟอสซิลที่กลายเป็นถ่านหินนั้นประกอบด้วยถ่านหินเป็นหลัก และซากอินทรีย์ดั้งเดิมมักจะเป็นไม้

• 
  ฟอสซิลคาร์บอนของ หนอน ไซโคลนิวราเลียนที่เคยถูกระบุผิดว่าเป็นปลิง^{[ 87 ]}จาก Silurian Waukesha Biotaของวิสคอนซิน
• 
  แกน (กิ่ง) ที่กลายเป็นถ่านหินบางส่วนของไลโคพอ ด จากยุคดีโวเนียนของรัฐวิสคอนซิน

เนื่องจากอายุที่เก่าแก่ ข้อยกเว้นที่ไม่คาดคิดต่อการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตโดยการลดทางเคมีของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนในระหว่างการกลายเป็นฟอสซิล คือการค้นพบเนื้อเยื่ออ่อนในฟอสซิลไดโนเสาร์ รวมถึงหลอดเลือด และการแยกโปรตีนและหลักฐานของชิ้นส่วน DNA ^{[ 88 ] [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]}ในปี 2014 แมรี ชไวเซอร์และเพื่อนร่วมงานของเธอรายงานการมีอยู่ของอนุภาคเหล็ก ( โกเอไทต์ -aFeO(OH)) ที่เกี่ยวข้องกับเนื้อเยื่ออ่อนที่ได้จากฟอสซิลไดโนเสาร์ จากการทดลองต่างๆ ที่ศึกษาปฏิสัมพันธ์ของเหล็กในฮีโมโกล บิน กับเนื้อเยื่อหลอดเลือด พวกเขาเสนอว่าภาวะขาดออกซิเจนในสารละลายควบคู่กับการคีเลต เหล็ก ช่วยเพิ่มความเสถียรและการรักษาเนื้อเยื่ออ่อน และเป็นพื้นฐานสำหรับคำอธิบายเกี่ยวกับการรักษาเนื้อเยื่ออ่อนของฟอสซิลที่ไม่คาดคิด^{[ 92 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาที่เก่ากว่าเล็กน้อยซึ่งอิงตามอนุกรมวิธานแปดกลุ่มในช่วงเวลาตั้งแต่ยุคดีโวเนียนถึง ยุค จูราสสิกพบว่าเส้นใยที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีพอสมควรซึ่งอาจเป็นตัวแทนของคอลลาเจนได้รับการอนุรักษ์ไว้ในฟอสซิลทั้งหมดเหล่านี้ และคุณภาพของการอนุรักษ์ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงของเส้นใยคอลลาเจนเป็นส่วนใหญ่ โดยการจัดเรียงที่แน่นจะช่วยให้การอนุรักษ์ดีขึ้น^{[ 93 ]}ดูเหมือนว่าจะไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างอายุทางธรณีวิทยาและคุณภาพของการอนุรักษ์ภายในช่วงเวลานั้น

ไบโออิมมูเรชันเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกเจริญเติบโตทับซ้อนหรือกลืนกินสิ่งมีชีวิตอื่น โดยรักษาสิ่งมีชีวิตหลังหรือร่องรอยของมันไว้ภายในโครงกระดูก^{[ 95 ]}โดยปกติจะเป็น สิ่งมีชีวิตที่มีโครง กระดูก ที่อยู่กับที่ เช่นไบรโอซัวหรือหอยนางรมซึ่งเจริญเติบโตไปตามพื้นผิวและปกคลุมสิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกที่อยู่กับที่อื่นๆ บางครั้งสิ่งมีชีวิตที่ถูกไบโออิ มมูเรชันอาจมีลำตัวอ่อนนุ่มและถูกรักษาไว้ในลักษณะนูนต่ำคล้ายกับแม่พิมพ์ภายนอก นอกจากนี้ยังมีกรณีที่สิ่งมีชีวิตเกาะอยู่บนสิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกที่ยังมีชีวิตอยู่ซึ่งเจริญเติบโตขึ้นด้านบน โดยรักษาสิ่งมีชีวิตที่เกาะอยู่บนนั้นไว้ในโครงกระดูก ไบโออิมมูเรชันเป็นที่รู้จักในบันทึกฟอสซิลตั้งแต่ยุคออร์โดวิเชียน^{[ 96 ]}จนถึงปัจจุบัน^{[ 95 ]}

ฟอสซิลดัชนี (หรือที่รู้จักกันในชื่อฟอสซิลนำทาง ฟอสซิลบ่งชี้ หรือฟอสซิลเขต) คือฟอสซิลที่ใช้ในการกำหนดและระบุยุคทางธรณีวิทยา (หรือช่วงชีวิตของสัตว์) หลักการทำงานคือ แม้ว่าตะกอน ที่แตกต่างกัน อาจดูแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่สะสมตัว แต่ก็อาจมีซากของ ฟอสซิล ชนิด เดียวกันอยู่ ยิ่งช่วงเวลาของสายพันธุ์สั้นลงเท่าใด ก็ยิ่งสามารถเชื่อมโยงตะกอนที่แตกต่างกันได้อย่างแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นฟอสซิลของสายพันธุ์ที่วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งในฐานะฟอสซิลดัชนี ฟอสซิลดัชนีที่ดีที่สุดคือฟอสซิลที่พบได้ทั่วไป ระบุได้ง่ายในระดับสายพันธุ์ และมีการกระจายตัวอย่างกว้างขวาง มิฉะนั้นโอกาสที่จะพบและจำแนกฟอสซิลดัชนีในตะกอนทั้งสองชนิดก็จะต่ำมาก

ร่องรอยฟอสซิลเป็นบันทึกฟอสซิลของกิจกรรมทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิต แต่ไม่ใช่ซากที่คงอยู่ของสิ่งมีชีวิตนั้นเอง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยรอยเท้าและโพรง แต่ยังรวมถึงโคโปรไลต์ ( อุจจาระ ฟอสซิล ) และร่องรอยที่เกิดจากการกินอาหารด้วย^{[ 97 ] [ 98 ]}ร่องรอยฟอสซิลมีความสำคัญเป็นพิเศษเพราะเป็นแหล่งข้อมูลที่ไม่จำกัดเฉพาะสัตว์ที่มีส่วนแข็งที่กลายเป็นฟอสซิลได้ง่าย และสะท้อนถึงพฤติกรรมของสัตว์ ร่องรอยจำนวนมากมีอายุเก่าแก่กว่าฟอสซิลร่างกายของสัตว์ที่คิดว่าสามารถสร้างร่องรอยเหล่านั้นได้^{[ 99 ]}แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วการระบุร่องรอยฟอสซิลให้กับผู้สร้างได้อย่างแม่นยำนั้นเป็นไปไม่ได้ แต่ร่องรอยอาจเป็นหลักฐานทางกายภาพที่เก่าแก่ที่สุดของการปรากฏตัวของสัตว์ที่มีความซับซ้อนปานกลาง (เทียบได้กับไส้เดือนดิน ) ^{[ 98 ]}

โคโปรไลต์ถูกจัดประเภทเป็นฟอสซิลร่องรอย ตรงข้ามกับฟอสซิลร่างกาย เนื่องจากให้หลักฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมของสัตว์ (ในกรณีนี้คืออาหาร) มากกว่าสัณฐานวิทยาวิลเลียม บัคแลนด์ เป็นผู้บรรยายถึงโคโปรไลต์เป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1829 ก่อนหน้านั้น โคโปรไลต์เป็นที่รู้จักกันในชื่อ " กรวยสน ฟอสซิล " และ " หิน บีโซอาร์ " โคโปรไลต์มีประโยชน์อย่างมากในด้านบรรพชีวินวิทยา เพราะให้หลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับการล่าเหยื่อและอาหารของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว^{[ 100 ]}โคโปรไลต์อาจมีขนาดตั้งแต่ไม่กี่มิลลิเมตรไปจนถึงมากกว่า 60 เซนติเมตร

• 
  ซากดึกดำบรรพ์ร่องรอยในยุคแคมเบรียนรวมถึงRusophycusซึ่งเกิดจากไทรโลไบต์
• 
  อุจจาระดึกดำบรรพ์ของไดโนเสาร์กินเนื้อที่พบในทางตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐซัสแคตเชวัน
• 
  ร่องรอยการเคลื่อนที่หนาแน่นบนบกหรือใกล้ชายฝั่ง ( Climactichnites wilsoni ) ที่สร้างขึ้นโดย หอยชนิดหนึ่งที่มีลักษณะคล้ายทากบนที่ราบน้ำขึ้นน้ำลงในยุคแคมเบรียน

ฟอสซิลช่วงเปลี่ยนผ่านคือซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตที่แสดงลักษณะร่วมกันทั้งในกลุ่มบรรพบุรุษและกลุ่มลูกหลานที่สืบเชื้อสายมา^{[ 101 ]}สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่กลุ่มลูกหลานมีความแตกต่างอย่างชัดเจนในด้านกายวิภาคศาสตร์และวิถีชีวิตจากกลุ่มบรรพบุรุษ เนื่องจากบันทึกฟอสซิลไม่สมบูรณ์ จึงมักไม่มีวิธีใดที่จะทราบได้อย่างแน่ชัดว่าฟอสซิลช่วงเปลี่ยนผ่านนั้นอยู่ใกล้กับจุดแยกสายวิวัฒนาการมากแค่ไหน ฟอสซิลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องเตือนใจว่าการแบ่งกลุ่มทางอนุกรมวิธานเป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นและถูกกำหนดขึ้นในภายหลังบนความต่อเนื่องของความหลากหลาย

ไมโครฟอสซิลเป็นคำที่ใช้เรียกซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ที่มีขนาดเล็กกว่าหรือเท่ากับระดับที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า โดยทั่วไปแล้วจะใช้เกณฑ์แบ่งระหว่าง "ไมโคร" และ"มาโคร" ฟอสซิลที่ 1 มิลลิเมตร ไมโครฟอสซิลอาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์ (หรือเกือบสมบูรณ์) (เช่น แพลงก์ตอนในทะเลอย่างฟอรามินิเฟอราและค็อกโค ลิโทฟอร์ ) หรืออาจเป็นส่วนประกอบ (เช่น ฟันขนาดเล็กหรือสปอร์ ) ของสัตว์หรือพืชขนาดใหญ่ ไมโครฟอสซิลมีความสำคัญอย่างยิ่งในฐานะแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศในอดีต และ นักธรณีวิทยาชีวภาพมักใช้เพื่อช่วยในการเชื่อมโยงชั้นหินต่างๆ

ฟอสซิลเรซิน (เรียกกันทั่วไปว่าอำพัน ) เป็นพอลิเมอร์ ธรรมชาติ ที่พบในชั้นหินหลายประเภททั่วโลก แม้แต่ในแถบอาร์กติกฟอสซิลเรซินที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุย้อนไป ถึง ยุคไทรแอสสิกแต่ส่วนใหญ่มีอายุอยู่ในยุคซีโนโซอิกการขับเรซินของพืชบางชนิดนั้นเชื่อว่าเป็นวิวัฒนาการที่ปรับตัวเพื่อป้องกันแมลงและปิดบาดแผล ฟอสซิลเรซินมักมีฟอสซิลอื่นๆ ที่เรียกว่าสิ่งเจือปน ซึ่งถูกดักจับโดยเรซินเหนียวๆ เหล่านี้ ได้แก่ แบคทีเรีย เชื้อรา พืชอื่นๆ และสัตว์ สิ่งเจือปนของสัตว์มักเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ขนาดเล็ก ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ขาปล้องเช่น แมลงและแมงมุม และพบได้น้อยมากที่จะเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังเช่น กิ้งก่าขนาดเล็ก การอนุรักษ์สิ่งเจือปนนั้นสามารถทำได้อย่างยอดเยี่ยม รวมถึงชิ้นส่วนเล็กๆ ของดีเอ็นเอด้วย

ฟอสซิลที่ได้มาฟอสซิลที่ถูกปรับปรุงใหม่หรือฟอสซิลที่เหลืออยู่คือฟอสซิลที่พบในหินที่สะสมตัวในภายหลังอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับช่วงเวลาที่สัตว์หรือพืชที่เป็นฟอสซิลนั้นตาย^{[ 102 ]}ฟอสซิลที่ถูกปรับปรุงใหม่เกิดขึ้นจากการกัดเซาะที่ทำให้ฟอสซิลหลุดออกมาจากชั้นหินที่เดิมทีถูกฝังอยู่ และถูกฝังใหม่ในชั้นตะกอนที่อายุน้อยกว่า

ไม้กลายเป็นหินโครงสร้างภายในของต้นไม้และเปลือกไม้ยังคงอยู่ครบถ้วนในกระบวนการกลายเป็นหิน

ส่วนตัดขัดเงาของไม้กลายเป็นหินที่แสดงวงปี

ไม้ฟอสซิลคือไม้ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ในบันทึกฟอสซิล โดยปกติแล้วไม้จะเป็นส่วนของพืชที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ดีที่สุด (และหาได้ง่ายที่สุด) ไม้ฟอสซิลอาจกลายเป็นหิน หรือไม่ ก็ได้ ไม้ฟอสซิลอาจเป็นส่วนเดียวของพืชที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้^{[ 103 ]} ดังนั้นไม้ดังกล่าวอาจได้รับ ชื่อทางพฤกษศาสตร์ แบบพิเศษ ซึ่งโดยปกติจะรวมถึง "ไซลอน" และคำที่บ่งบอกถึงความสัมพันธ์ที่คาดการณ์ไว้ เช่นAraucarioxylon (ไม้ของAraucariaหรือสกุลที่เกี่ยวข้องบางชนิด), Palmoxylon (ไม้ของปาล์ม ที่ไม่สามารถระบุ ชนิด ได้ ) หรือCastanoxylon (ไม้ของชิงคาปิน ที่ไม่สามารถระบุชนิดได้ ) ^{[ 104 ]}

คำว่า ซับฟอสซิล สามารถใช้เพื่ออ้างถึงซาก เช่น กระดูก รัง หรือมูลสัตว์ซึ่งกระบวนการกลายเป็นฟอสซิลยังไม่สมบูรณ์ ไม่ว่าจะเป็นเพราะระยะเวลาตั้งแต่สัตว์ที่เกี่ยวข้องยังมีชีวิตอยู่สั้นเกินไป หรือเพราะสภาพแวดล้อมที่ซากถูกฝังอยู่ไม่เหมาะสมต่อการกลายเป็นฟอสซิล^{[ 105 ]}ซับฟอสซิลมักพบในถ้ำหรือที่หลบภัยอื่นๆ ซึ่งสามารถเก็บรักษาไว้ได้นานหลายพันปี^{[ 106 ]}ความสำคัญหลักของซับฟอสซิลเมื่อเทียบกับซากฟอสซิลคือ ซับฟอสซิลมีสารอินทรีย์ ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีหรือการสกัดและลำดับดีเอ็นเอโปรตีนหรือโมเลกุลชีวภาพอื่นๆ นอกจากนี้ อัตราส่วน ไอโซโทป ยังสามารถให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาที่สัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วอาศัยอยู่ ซับฟอสซิลมีประโยชน์สำหรับการศึกษาประวัติวิวัฒนาการของสภาพแวดล้อม และอาจมีความสำคัญต่อการศึกษาด้านบรรพภูมิอากาศวิทยา

ซากดึกดำบรรพ์มักพบในสภาพแวดล้อมการสะสมตัว เช่น ตะกอนทะเลสาบ ตะกอนมหาสมุทร และดิน เมื่อสะสมตัวแล้วการผุกร่อน ทางกายภาพและเคมี สามารถเปลี่ยนแปลงสภาพการเก็บรักษาได้ และซากดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กยังสามารถถูกสิ่งมี ชีวิตกินเข้าไปได้อีกด้วย ซากดึกดำบรรพ์ที่มาจาก ยุคมีโซ โซอิก นั้น หายากมาก มักอยู่ในสภาพที่ผุพังอย่างมาก และด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่ถกเถียงกันมาก^{[ 107 ]}วัสดุซากดึกดำบรรพ์ส่วนใหญ่มาจาก ตะกอน ยุคควอเทอร์นารีซึ่งรวมถึงแคปซูลหัวของไครอนอมิด เปลือก ของออสทราคอ ด ไดอะตอมและฟอรามินิเฟอรา ที่กลายเป็นซากดึกดำบรรพ์จำนวนมาก

สำหรับซากดึกดำบรรพ์ เช่นเปลือก หอย ซึ่งมักจะไม่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีเมื่อเวลาผ่านไปในทางธรณีวิทยา และบางครั้งอาจยังคงรักษาลักษณะเช่น รอยสีดั้งเดิมไว้ได้นานหลายล้านปี คำว่า 'ซับฟอสซิล' จะใช้กับเปลือกหอยที่เข้าใจว่ามีอายุหลายพันปี แต่มีอายุอยู่ใน ยุค โฮโลซีนดังนั้นจึงไม่เก่าพอที่จะมาจากยุคไพลสโตซีน^{[ 108 ]}

ฟอสซิลเคมี หรือเคโมฟอสซิล คือสารเคมีที่พบในหินและเชื้อเพลิงฟอสซิล (ปิโตรเลียม ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ) ซึ่งให้ร่องรอยอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิตโบราณฟอสซิลโมเลกุลและอัตราส่วนไอโซโทปเป็นฟอสซิลเคมีสองประเภท^{[ 109 ]}ร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดบนโลกคือฟอสซิลประเภทนี้ รวมถึงความผิดปกติของไอโซโทปคาร์บอนที่พบในเซอร์คอนซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่ 4.1 พันล้านปีก่อน^{[ 12 ] [ 13 ]}

สโตรมาโตไลต์เป็นโครงสร้างสะสม ตัวเป็นชั้น ที่เกิดขึ้นในน้ำตื้นโดยการดักจับ ยึดเกาะ และเชื่อมประสานเม็ดตะกอนด้วยไบโอฟิล์มของจุลินทรีย์โดยเฉพาะไซยาโนแบคทีเรีย [ ^{110 ] ส}โตรมาโตไลต์เป็นแหล่งบันทึกฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ย้อนกลับไปมากกว่า 3.5 พันล้านปีก่อน^{[ 111 ]}

สโตรมาโตไลต์มีจำนวนมากในยุคพรีแคมเบรียน ในขณะที่ซากดึกดำบรรพ์ยุคอาร์เคียนที่เก่ากว่านั้นสันนิษฐานว่าเป็นอาณานิคมของไซยาโนแบคทีเรีย ซากดึกดำบรรพ์ ที่อายุน้อยกว่า (นั่นคือยุคโปรเทอโรโซอิก ) อาจเป็น รูปแบบ ดั้งเดิมของคลอโรไฟต์ยูคาริโอต (นั่นคือสาหร่ายสีเขียว ) สกุล หนึ่ง ของสโตรมาโตไลต์ที่พบได้ทั่วไปในบันทึกทางธรณีวิทยาคือCollenia สโตรมาโตไลต์ที่เก่าแก่ที่สุดที่มีต้นกำเนิดจากจุลินทรีย์ที่ได้รับการยืนยันมีอายุย้อนไปถึง 2.724 พันล้านปีก่อน^{[ 112 ]}

การค้นพบในปี 2009 ให้หลักฐานที่แน่ชัดว่าสโตรมาโตไลต์ของจุลินทรีย์มีอายุย้อนไปถึง 3.45 พันล้านปีก่อน^{[ 113 ] [ 114 ]}

สโตรมาโตไลต์เป็นองค์ประกอบหลักของบันทึกฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตในช่วง 3.5 พันล้านปีแรก โดยมีจำนวนสูงสุดเมื่อประมาณ 1.25 พันล้านปีก่อน^{[ 113 ]}ต่อมาจำนวนและความหลากหลายของสโตรมาโตไลต์ ก็ลดลง ^{[ 115 ]} ซึ่งเมื่อถึงช่วงเริ่มต้นของยุคแคมเบรียนก็ลดลงเหลือเพียง 20% ของจำนวนสูงสุด คำอธิบายที่ได้รับการสนับสนุนมากที่สุดคือผู้สร้างสโตรมาโตไลต์ตกเป็นเหยื่อของสัตว์กินพืช ( การปฏิวัติพื้นผิวของยุคแคมเบรียน ) ซึ่งหมายความว่าสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนเพียงพอนั้นพบได้ทั่วไปเมื่อกว่า 1 พันล้านปีก่อน^{[ 116 ] [ 117 ] [ 118 ]}

ความเชื่อมโยงระหว่างสัตว์กินพืชและความอุดมสมบูรณ์ของสโตรมาโตไลต์ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีใน การ แพร่กระจายวิวัฒนาการของยุค ออร์โด วิเชีย นตอนปลาย ความอุดมสมบูรณ์ของสโตรมาโตไลต์ยังเพิ่มขึ้นหลังจากเหตุการณ์ การสูญพันธุ์ใน ช่วงปลายยุคออร์โดวิเชียนและปลายยุคเพอร์เมียนที่ทำให้สัตว์ทะเลลดจำนวนลงอย่างมาก และลดลงกลับสู่ระดับเดิมเมื่อสัตว์ทะเลฟื้นตัว^{[ 119 ]}ความผันผวนของ ประชากรและความหลากหลายของสัตว์ หลายเซลล์อาจไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ทำให้ความอุดมสมบูรณ์ของสโตรมาโตไลต์ลดลง ปัจจัยต่างๆ เช่น เคมีของสิ่งแวดล้อมอาจเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลง^{[ 120 ]}

แม้ว่า ไซยาโนแบคทีเรียซึ่ง เป็นโปรคาริโอตจะสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศโดยการแบ่งเซลล์ แต่พวกมันมีบทบาทสำคัญในการเตรียมสภาพแวดล้อมสำหรับการวิวัฒนาการของ สิ่งมีชีวิต ยูคา ริโอตที่ซับซ้อนกว่า ไซยาโนแบคทีเรีย (รวมถึงแกมมาโปรทีโอแบคทีเรียที่ อาศัยอยู่ใน สภาพแวดล้อมสุดขั้ว ) เชื่อกันว่าเป็นสาเหตุหลักในการเพิ่มปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกยุค ดึกดำบรรพ์ ผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสง อย่างต่อเนื่อง ไซยาโน แบคทีเรียใช้น้ำคาร์บอนไดออกไซด์และแสงแดดในการสร้างอาหาร มักมีชั้นเมือกก่อตัวขึ้นบนแผ่นเซลล์ไซยาโนแบคทีเรีย ในแผ่นจุลินทรีย์ในปัจจุบัน เศษซากจากถิ่นที่อยู่โดยรอบสามารถติดอยู่ภายในเมือก ซึ่งสามารถถูกยึดติดด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตจนเกิดเป็นชั้นหินปูน บางๆ ชั้นเหล่านี้สามารถสะสมตัวกันได้เมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้เกิดลวดลายเป็นแถบๆ ที่พบได้ทั่วไปในสโตรมาโตไลต์ รูปร่างโดมของสโตรมาโตไลต์ทางชีวภาพเป็นผลมาจากการเจริญเติบโตในแนวดิ่งที่จำเป็นสำหรับการส่องผ่านของแสงแดดไปยังสิ่งมีชีวิตอย่างต่อเนื่องเพื่อการสังเคราะห์แสง โครงสร้างการเจริญเติบโตทรงกลมแบบเป็นชั้นที่เรียกว่าออนโคไลต์นั้นคล้ายกับสโตรมาโตไลต์และเป็นที่รู้จักจากบันทึกฟอสซิล เช่นกัน ธรอมโบไลต์เป็นโครงสร้างแบบก้อนที่มีการเรียงตัวเป็นชั้นไม่ดีหรือไม่เรียงตัวเป็นชั้นเลย ซึ่งเกิดจากไซยาโนแบคทีเรีย พบได้ทั่วไปในบันทึกฟอสซิลและในตะกอนสมัยใหม่^{[ 112 ]}

บริเวณหุบเขาแม่น้ำซีบราของแท่นคูบิสในเทือกเขาซาริสที่ถูกกัดเซาะอย่างลึกในนามิเบียตะวันตกเฉียงใต้เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนของแนวปะการังทรอมโบไลต์-สโตรมาโตไลต์-เมตาโซแอนที่พัฒนาขึ้นในช่วงยุคโปรเทโรโซอิก โดยสโตรมาโตไลต์ในบริเวณนี้มีการพัฒนาได้ดีกว่าในตำแหน่งที่ลาดขึ้นภายใต้สภาวะที่มีความเร็วของกระแสน้ำสูงกว่าและการไหลเข้าของตะกอนมากกว่า^{[ 121 ]}

ซากดึกดำบรรพ์เทียมคือรูปแบบที่มองเห็นได้ในหินซึ่งเลียนแบบซากดึกดำบรรพ์ แต่เกิดจากกระบวนการทางธรณีวิทยามากกว่ากระบวนการทางชีวภาพ ซากดึกดำบรรพ์เทียมบางชนิด เช่น ผลึก เดนไดรต์ทางธรณีวิทยา เกิดจากรอยแตกตามธรรมชาติในหินที่ถูกเติมเต็มด้วยแร่ธาตุที่ซึมผ่าน ซากดึกดำบรรพ์เทียมประเภทอื่นๆ ได้แก่ แร่รูปไต (รูปทรงกลมในแร่เหล็ก) และหินโมสอะเกตซึ่งมีลักษณะคล้ายมอสหรือใบพืช ก้อน แข็ง ซึ่ง เป็นก้อนทรงกลมหรือรูปไข่ที่พบในชั้นหินตะกอนบางชนิด เคยถูกคิดว่าเป็น ไข่ ไดโนเสาร์และมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นซากดึกดำบรรพ์เช่นกัน

มีการเสนอแนะว่าแร่ชีวภาพอาจเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตนอกโลกและด้วยเหตุนี้จึงอาจมีบทบาทสำคัญในการค้นหาสิ่งมีชีวิตในอดีตหรือปัจจุบันบนดาวอังคารนอกจากนี้ส่วนประกอบอินทรีย์ ( ลายเซ็นชีวภาพ ) ที่มักเกี่ยวข้องกับแร่ชีวภาพนั้นเชื่อว่ามีบทบาทสำคัญทั้งในปฏิกิริยาก่อนชีวภาพและปฏิกิริยาชีวภาพ^{[ 122 ]}

เมื่อวันที่ 24 มกราคม 2014 นาซาได้รายงานว่าการศึกษาปัจจุบันโดยยานสำรวจCuriosityและOpportunity บนดาวอังคารจะเริ่มค้นหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตโบราณ รวมถึงชีวภาคที่ประกอบด้วยจุลินทรีย์ แบบ ออโตโทรฟิกเคโมโทรฟิกและ/หรือเคโมลิโทออโตโทรฟิกตลอดจนน้ำโบราณ รวมถึงสภาพแวดล้อมแบบฟลูวิโอ-ลาคัสทรีน ( ที่ราบที่เกี่ยวข้องกับแม่น้ำหรือทะเลสาบ โบราณ ) ที่อาจเคยมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ [ ^{123 ] [ 124 ] [ 125 ] [ 126 ] การ}ค้นหาหลักฐานของความสามารถในการอยู่อาศัยการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ (ที่เกี่ยวข้องกับฟอสซิล) และคาร์บอนอินทรีย์บนดาวอังคาร เป็น เป้าหมายหลักของนาซา ในขณะนี้ ^{[ 123 ] [ 124 ]}

ตามสมมติฐานหนึ่ง แจกันโครินเธียนจากศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช (บอสตัน 63.420) เป็นบันทึกทางศิลปะที่เก่าแก่ที่สุดของฟอสซิลสัตว์มีกระดูกสันหลัง ซึ่งอาจเป็นยีราฟสมัยไมโอซีนที่ผสมผสานองค์ประกอบจากสายพันธุ์อื่น^{[ 127 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาในภายหลังโดยJulián Monge-Nájeraโดยใช้การประเมินของผู้เชี่ยวชาญได้ปฏิเสธแนวคิดนี้ เนื่องจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไม่มีกระดูกตาที่แสดงในภาพวาดสัตว์ประหลาด Monge-Nájera เชื่อว่าสัณฐานวิทยาที่แสดงในภาพวาดแจกันนั้นสอดคล้องกับวารานิด ที่ยังมีชีวิตอยู่ ซึ่งชาวกรีกโบราณรู้จัก ดีที่สุด ^{[ 128 ]}

การซื้อขายฟอสซิลคือการซื้อขายฟอสซิล ซึ่งบางครั้งทำกันอย่างผิดกฎหมายโดยใช้วัสดุที่ถูกขโมยมาจากแหล่งวิจัย ทำให้สูญเสียตัวอย่างทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญไปมากมายในแต่ละปี บางครั้งฟอสซิลที่มีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์อย่างมากก็ถูกค้นพบและซื้อขายกันอย่างถูกกฎหมายในราคาที่องค์กรวิจัยไม่สามารถจ่ายได้ ฟอสซิลเหล่านั้นอาจเสียหายได้หากตกเป็นกรรมสิทธิ์ของเอกชนก่อนที่จะถึงมือนักวิจัย^{[ 129 ]}ปัญหานี้พบได้ทั่วไปในประเทศจีน ซึ่งมีตัวอย่างจำนวนมากถูกขโมยไป^{[ 130 ]}

การสะสมฟอสซิล (บางครั้งในความหมายที่ไม่ใช่เชิงวิทยาศาสตร์เรียกว่า การล่าฟอสซิล) คือการรวบรวมฟอสซิลเพื่อการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ ความบันเทิง หรือผลกำไร การสะสมฟอสซิลของมือสมัครเล่นเป็นต้นกำเนิดของบรรพชีวินวิทยาในยุคปัจจุบันและยังคงเป็นงานอดิเรกที่ปฏิบัติกันมาจนถึงปัจจุบัน ทั้งมืออาชีพและมือสมัครเล่นต่างสะสมฟอสซิลเพื่อคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ นักสะสมฟอสซิลมือสมัครเล่นบางคนจะบริจาคตัวอย่างที่มีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ให้กับองค์กรวิจัย

การใช้ฟอสซิลเพื่อแก้ไขปัญหาสุขภาพมีรากฐานมาจากการแพทย์แผนโบราณและรวมถึงการใช้ฟอสซิลเป็นเครื่องรางฟอสซิลเฉพาะที่ใช้เพื่อบรรเทาหรือรักษาโรค มักขึ้นอยู่กับความคล้ายคลึงกับอาการหรืออวัยวะที่ได้รับผลกระทบ (ดูเวทมนตร์แห่งความเห็นอกเห็นใจ ) ประโยชน์ของฟอสซิลในฐานะยาเกือบทั้งหมดเป็นผลจากยาหลอกแม้ว่าวัสดุฟอสซิลอาจมี ฤทธิ์ ต้านกรดหรือให้แร่ธาตุที่จำเป็น บางอย่าง ได้^{[ 131 ]}การใช้กระดูกไดโนเสาร์เป็น "กระดูกมังกร" ยังคงมีอยู่ในการแพทย์แผนจีนโบราณจนถึงยุคปัจจุบัน โดยมีการบริโภคกระดูกไดโนเสาร์ยุคกลางครีเทเชียสในอำเภอรูหยางในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 ^{[ 132 ]}

• 
  ฟอสซิลสิ่งมีชีวิตในทะเลที่พบในเทือกเขาหิมาลัยสูง คอลเลกชันของเจ้าอาวาสวัดธังการโกมปา รัฐหิมาจัลประเทศ ประเทศอินเดีย
• 
  ฟอสซิล แอมโมไนต์ขนาดเล็ก 3 ชิ้นแต่ละชิ้นมีขนาดประมาณ 1.5 เซนติเมตร
• 
  Eocene fossil fish Priscacara liops from the Green River Formation of Wyoming
• 
  A permineralized trilobite, Asaphus kowalewskii
• 
  Megalodon and Carcharodontosaurus teeth. The latter was found in the Sahara Desert.
• 
  Fossil shrimp (Cretaceous)
• 
  Petrified wood in Petrified Forest National Park, Arizona
• 
  Petrified cone of Araucaria mirabilis from Patagonia, Argentina dating from the Jurassic Period (approx. 210 Ma)
• 
  A fossil gastropod from the Pliocene of Cyprus. A serpulid worm is attached.
• 
  SilurianOrthoceras fossil
• 
  Eocene fossil flower from Florissant, Colorado
• 
  Micrasterechinoid fossil from England
• 
  Productid brachiopod ventral valve; Roadian, Guadalupian (Middle Permian); Glass Mountains, Texas.
• 
  Agatizedcoral from the Hawthorn Group (Oligocene–Miocene), Florida. An example of preservation by replacement.
• 
  Fossils from beaches of the Baltic Sea island of Gotland, placed on paper with 7 mm (0.28 inch) squares
• 
  Dinosaur footprints from Torotoro National Park in Bolivia.

• "Grand Canyon cliff collapse reveals 313 million-year-old fossil footprints" 21 August 2020, CNN
• "Hints of fossil DNA discovered in dinosaur skull" by Michael Greshko, 3 March 2020, National Geographic
• "Fossils for Kids | Learn all about how fossils are formed, the types of fossils and more!" Video (2:23), 27 January 2020, Clarendon Learning
• "Fossil & their formation" Video (9:55), 15 November 2019, Khan Academy
• "How are dinosaur fossils formed? by Lisa Hendry, Natural History Museum, London
• "Fossils 101" Video (4:27), 22 August 2019, National Geographic
• "How to Spot the Fossils Hiding in Plain Sight" by Jessica Leigh Hester, 23 February 2018, Atlas Obscura
• "It's extremely hard to become a fossil"Archived 4 September 2009 at the Wayback Machine, by Olivia Judson, 30 December 2008, The New York Times
• "Bones Are Not the Only Fossils"Archived 15 March 2009 at the Wayback Machine, by Olivia Judson, 4 March 2008, The New York Times

The Wikibook Historical Geology has a page on the topic of: Fossils

The Wikibook Historical Geology has a page on the topic of: Fossils and absolute dating

Wikiquote has quotations related to Fossil.

Look up fossil in Wiktionary, the free dictionary.

Wikimedia Commons has media related to fossils.

• Fossils on In Our Time at the BBC
• The Virtual Fossil Museum throughout Time and EvolutionArchived 8 March 2007 at the Wayback Machine
• Paleoportal, geology and fossils of the United StatesArchived 30 September 2009 at the Wayback Machine
• The Fossil Record, a complete listing of the families, orders, class and phyla found in the fossil record (archived 3 May 2012)
• Ernest Ingersoll (1920). "Fossils" . Encyclopedia Americana.
• "Fossil" . New International Encyclopedia. 1905.