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化石是在地質歷史（距今48億～1萬年間）中，經過自然界的作用，保存於地層中的古生物遺體、遺物和它們的生活遺蹟。大多是莖、葉、貝殼、骨胳等硬體部分，經過礦物質的充填和交替等作用，形成保持原來形狀、結構或僅是印模的鈣化、硅化、黃鐵礦化、碳化的生物遺體、遺物。也有少數是由於特殊的保存條件而未改變的完整遺體，如凍土中的猛獁、琥珀中的昆蟲等。有時在巖層中還保存了古代生物活動的遺蹟，如足印、爬跡、穴跡等等。假如地球歷史是一部書，化石就是鑲嵌在文字中的圖片，它們不僅能生動地註解神祕的史前世界，而且本身也是地球歷史的見證者。化石是古生物學的主要研究對象。早在五六世紀，我國古籍中已有關於化石的記載。唐顏真卿對螺蚌化石，宋沈括對植物化石和杜綰對魚化石的本質和來源，都有過比較正確的理解和闡述。
化石通常根據生物所屬的'分類的不同，而分別被稱為古無脊椎動物化石、古脊椎動物化石、古植物化石，及按不同生物門類而統稱的如珊瑚化石、龜鼈化石、松柏化石等。同時，還根據生物個體大小的不同，將能用於研究的化石叫大化石，如腕足動物、三葉蟲、高等植物、脊椎動物等的化石；但對於這些生物的微細構造進行研究時仍然要使用顯微鏡，如珊瑚化石和具介殼動物的殼的構造等。對於必須利用顯微鏡才能進行觀察和研究的微小的化石，稱為微體化石，如有孔蟲、介形蟲、硅藻等。某些大生物的微小部分如輪藻的藏卵器，植物的孢子、花粉，蟲牙（蟲顎）、牙形石等，甚至小的魚鱗、魚牙等也常屬於微體化石。這一名詞的使用並沒有嚴格的限制，例如某些羣體生物如苔蘚蟲、層孔蟲，還有如竹節石、軟舌螺等，有些學者視其為微體化石，有些學者仍把它們視為大化石。近年來隨着石油地質勘探和海洋地質調查工作的發展以及電子顯微鏡等技術的應用，在地層中發現了許多極為微小的化石，它們的直徑在30～10μm以下，被稱為超微化石。超微化石包括顆石、盤星石、微錐等。
將古生物遺體或遺蹟保存為化石的各種作用被稱為化石化作用。形成化石的條件：①古生物要具有能保存為化石的硬體才能保存為化石，不具硬體的古生物在特殊的條件下也可以形成化石，但機會極少。②死亡生物的遺體要能在絕氧的環境下被保存，並不被機械作用破壞。③要有足夠的時間，使古生物遺體在沉積物成巖過程中及成巖作用後具有更為堅硬的物理特性和更具化學穩定性。④在以後的地球內、外力的作用下沒有被再次破壞而終於保存下來。一個動物羣死亡後，首先形成死亡羣。死亡羣中一部分或大部分屍體經搬運或仍在原地堆積形成屍積羣。屍積羣中未被有機和無機條件破壞而保留下來的硬體被沉積物掩埋的就叫埋藏羣，被搬到遠離原來生物生活地區的叫異地埋藏，否則叫原地埋藏。被埋藏的生物遺骸或遺蹟在成巖過程中和以後未被破壞而保存下來的就構成了一個化石羣。由此又可以看出，能形成化石的只是當時生物羣的一小部分，而每一化石羣的組成可能是很複雜的。
根據化石的成因，古生物學家把它們劃分成幾類。
◎實體化石：實體化石通常保存了動物、植物遺體的全部或絕大部分（特別是堅硬的骨骼部分），既有研究價值，又有觀賞價值，是一種很珍貴的化石。
◎鑄模化石：動植物遺體在保存為化石的過程中，通過擠壓作用在地層的巖石表面留下的印模、鑄型等稱作鑄模化石，這種化石能清晰地顯示生物硬體表面的精細結構，可以劃分出若干類型，其中印痕化石最常見。
◎遺蹟化石：顧名思義，遺蹟化石主要是動物在生命活動中遺留下來的痕跡或遺物，前者如爬跡、足跡等，後者如糞便、蛋等，恐龍足跡和恐龍蛋就是經過漫長的地質作用形成的著名遺蹟化石。遺蹟化石是研究動物生活習性及生命活動的重要證據。
“活化石”是在種系發生中的某一線系長期未發生前進進化，也未發生分支進化。更未發生線系中斷（絕滅），而是處於停滯進化狀態的結果。並須仍是現生的種類。在生境不變，成種率極低的情況下，這些生物在幾百萬年時間內沒有發生什麼變化。於是相應的就形成了一些延續了上千萬年的古老的生物，同時代的其他生物早已絕滅，只有它們獨自保留下來，生活在一個極狹小的區域，被稱為“活化石”。
1938年在非洲東南部海中，首次發現殘存的總鰭魚類矛尾魚，是世界聞名的1種活化石。我國現在的裸子植物銀杏、水鬆和哺乳動物大熊貓等，均被世界公認為珍貴的活化石。
另一些在地史時期，曾廣泛分佈而長期生存至今的動物，如腕足類的海豆牙等，也是“活化石”，但它們不是孑遺生物。
總之，孑遺生物一定是“活化石”，但“活化石”不一定都是孑遺生物。
植物“活化石”
被譽為“活化石”的中國樹種有：銀杏，銀杉，珙桐，香果樹等。
在中國被譽為“活化石”的動物有： 國寶大熊貓、水中“活化石”中華鱘等 。
化石圖片
菊石化石 蝦化石 魚化石
鯊魚牙齒化石 三葉蟲化石 始祖鳥化石
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