当动物、植物或其他生物死亡时，通常会完全分解或消失。但有时候，在条件成熟时，会被完整保存下来，成为化石。
根据调查数据， 几种不同的物理和化学过程会产生化石的形成
冷冻（类似常年冰雪），干燥（类似沙漠）、包裹（类似树脂），可以产生保存身体组织的“化石”，但这些类型的化石非常罕见。
大多数生物通过其他方式的改变，变成化石
埋藏在沉积物中的热量和压力会导致生物体的组织（如植物的叶子、鱼），爬行动物和海洋无脊椎动物的软体部分。通过释放氢和氧，留下碳残留物。
这个过程为碳化或蒸馏，生物产生在沉积岩中，称为“碳印象”。
最常见的叫做矿化或石化，生物体的软组织在沉积物中腐烂后，残留的部分，特别是骨骼，被遗留下来形成。
水渗入残留物，溶解在水中的矿物渗入残留物内的空间，形成晶体。这些结晶矿物质使得剩余物与包裹的沉积岩一起硬化 。
另一种化石过程，称为替代，地下水中的矿物质在水完全溶解有机体的原始硬质部分后，代替构成身体残留物的矿物质。
当沉积物或矿物质填充生物体的内部空腔（例如壳或颅骨）时，形成内部“模具”，并且残余物溶解，最终形成化石。
有机残留物
近年来，研究人员发现，一些化石不仅仅是矿物质。分析显示，一些仍保留着有机物，符合白垩纪时期，这些有机物质属于恐龙。
研究人员表示，目前尚不清楚有机物质是如何保存的，可能是类似甲醛的方式，交联构成蛋白质的氨基酸，使它们更耐朽烂。
此外，砂岩、矿物、沉积物或无机物砂粒，似乎是保存化石中有机物质的最佳环境。
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