化石是怎么形成的？

化石是怎么成的是一个很大的问题，研究化石是如何形成的这门学科叫做埋藏学。
每个地方每个地层的化石都有其独特的埋藏学特征，当然所有化石在一起也有一定的埋藏学共性。
首先几乎所有的化石都有一个掩埋的过程，这是大前提，一个不被沉积物掩埋的生物是不会形成化石的，遗体会被分解者分解，之后在自然的风化作用下消失的无影无踪，所以被沉积物掩埋是很重要的。水生生物原先就生活在水里，本来就是一个沉积的环境而不是剥蚀的环境，较生活在陆地上的生物更容易形成化石，陆生生物要么死在水里要么需要在死后借助外力作用搬运到沉积环境（湖泊、海洋、沼泽等）之中。当然这里的沉积物不限于在水体中形成，也可以是火山灰、冰川或者沙漠中的沙丘，一切能掩埋生物并且形成岩石的沉积物只要后来不被风化剥蚀都可以形成化石。所以被掩埋是形成化石的大前提。
重点的还是被沉积物掩埋之后如何形成化石的过程，由于不同的化石有不同的形成方式。
化石分为4类：实体化石、模铸化石、分子化石还有遗迹化石。
一、实体化石
顾名思义，实体化石就是指古生物死了之后的遗体本身形成的化石，我们所熟知的恐龙骨头、琥珀中的小虫子、冰冻的猛犸象、印在岩石上的植物叶片等等都是实体化石。
1.稀有情况下形成的实体化石：
琥珀包埋：生物被裸子植物分泌的高度粘稠的树脂包埋，树脂变硬后包裹在内的生物会相对完整无缺的保存为化石，这些生物一般体型都较小，包括各种节肢动物（昆虫、蜘蛛、多足类等）、植物碎屑（花朵、叶片、茎干等）、动物的毛发（哺乳动物的毛、鸟类的羽毛）、小型脊椎动物（小蜥蜴）等等等等。当然琥珀包裹之后也需要有掩埋的过程，不是光包裹起来就可以的。在地表时间长了也会被风化。
2.常见实体化石的形成方式：
碳化作用：生物由有机物组成，有机物中在成岩过程中的温度和压力条件下，经过分解和蒸馏作用，其中的H、O、N元素挥发逃逸、而碳元素留下来保存为以碳质为主较为稳定的碳质薄膜。这些碳质薄膜的化学成分已经与原始有机物的化学成分大不相同。碳化作用也是有局限性的，具有角质层、纤维质和几丁质薄膜的生物，例如植物、笔石、昆虫等更易经过碳化作用保存为化石。而动物的内脏和肌肉等软体容易被氧化和腐蚀，很难保存为化石。煤其实就是远古植物的碳化化石。
置换作用:生物本身（软体硬体均可）被孔隙水中的矿物质替换而不是填充在空隙中，这种替换往往是分子级别的，比如硅化木，原来的木质纤维中的碳质被硅质所置换，其微细结构比如年轮和细胞轮廓都清晰可见。常见的置换作用有硅化、磷酸盐化、黄铁矿化、钙化、白云石化等等。不同成分的矿物置换所保存的化石精细程度也不同，以硅化保存的最高。
重结晶作用:生物硬体本身的化学成分不变，在成岩时温度和压力升高的情况下，硬体矿物成分在晶体结构上形成了一种热力学上更加稳定的形式，比如许多贝壳原来是由文石组成，重结晶后就变成了更加稳定的方解石，一般这种方式会破坏原始生物硬体的微细结构。
需要说明的是，化石的碳化、完全矿化、置换作用和重结晶作用一般都是共同参与到实体化石的形成过程中，统称为石化作用。化石形成过程中围岩压力、温度、成分、是否有流体参与、流体成分等环境因素以及化石本身的成分和结构决定了哪种化石的形成作用占主导地位。
二、模铸化石
不是生物遗体本身形成的化石，而是生物遗体在底质、围岩、填充物中留下的各种印模和铸型。
1、印痕化石
一般指拥有软体的生物其软体在细粒沉积物或化学沉积物上留下的印痕，经过腐蚀作用和成岩作用后该生物的尸体消失，而印痕还在，这称作印痕化石。比如一只水母（软体）了之后落在水底，底下沉积物很软但是水母压出来的痕迹还在，这样形成的化石就是印痕化石。
2、印模化石
一般指生物硬体在围岩表面和内部填充物上留下的印模。说白了就是一个贝壳（硬体）压在沙滩上留下的痕迹。硬体外部（背向软体一侧）压在沉积物上形成的化石叫外模化石，内部（朝向软体一侧）压在沉积物上形成的化石叫内膜化石。
3、核化石
生物硬体再被沉积物掩埋成岩后，如果封闭的硬体溶解会在其外围形成空间，沉积物填充在这个空间形成的化石称为外核化石。如果硬体不溶解，沉积物填充在硬体包围形成的空间内部，后来硬体溶解，这时形成的化石叫内核化石。内膜一般都会保存在内核化石的外面。
4、铸型化石
生物硬体内部被外来沉积物填充，后来硬体溶解留下硬体所在的空间，之后这部分空间又被另一种矿物质填充，类似于工艺铸成品一样，这时所形成的填充物和原来硬体的大小和形状几乎一样，外部具有原来硬体的纹饰，内部包裹着内核化石，这种化石称为铸型化石。铸型化石反应的内部与外部特征与原生物硬体一样。一般铸型化石会和内核化石一起保存。
三、分子化石
分子化石是指原始的生物遗体腐烂之后，其中有些分子仍然会存留在沉积物中，其在有机质演化中具有一定的稳定性，受成岩、成土等地质作用影响较小，没有或较少发生变化，基本保存了原始生物生化组分的碳骨架，可以反映原始生物成分的相关信息。分子化石主要包括以下几种生物化学组分：蛋白质、核酸、糖类（单糖、纤维素、几丁质）、类脂物（烷烃、芳烃、酸、酮、醇）、木质素。
四、遗迹化石
是指生物的生命活动留下的痕迹和遗物
1.软底沉积物中动物的痕迹
各种动物在比较软的沉积物上或者内部活动留下的痕迹，比如各种动物运动、休息、还有挖洞在沉积物上留下的痕迹。这些化石的形成过程类似于模铸化石的形成过程。常常是动物活动之后留下印痕，后来印痕被与底质不同的沉积物填充，形成化石。
2.软底沉积物中植物的痕迹
比如植物根渗入底层内留下的痕迹称为根迹，这个与植物根的吸收作用中的离子交换有关。
3.硬质底层上生物的侵蚀痕迹
动物为了居住、固着或躲避敌人的袭击等在坚硬的岩石底层上、其他动物介壳上或木质物上钻凿的不规则孔洞形成的遗迹称钻孔迹。有一些食肉的头足类及腹足类为便于取食而在硬质底层上钻凿孔洞，或在被侵袭动物的壳上磨蚀出孔洞而形成钻洞迹。
4.动物的排出物
动物生命活动过程中体内排出的产物，常见的有动物的粪化石。其次有卵、蛋化石；动物的胃石、胃残留物等代谢排泄物也可形成化石。一般粪化石都是铸型化石。
5.古人类的劳动工具及文化遗迹（新石器时代之前）
古人类用过的石器和骨器。如果以后人类灭绝了，人类所创造的文明痕迹要是被数万年之后的智慧生命发现也可被称作遗迹化石。