Fossile Muschel (40–60 mm) aus dem Atlasgebirge, Erfoud, Marokko (selten in dieser Größe)

Zu den Fossilien zählen alle Überreste und Spuren von Pflanzen und Tieren, die in Gesteinen konserviert sind. Obwohl allgemein angenommen, müssen Fossilien nicht „versteinert“ sein. Tatsächlich sind viele Fossilien nicht versteinert. Selbst aus sehr alten Gesteinen sind Fossilreste bekannt, die sich kaum verändert haben. Darüber hinaus denken viele, dass Fossilien immer sehr alt sind. Auch das ist nicht korrekt. Es sind viele sehr junge Fossilien bekannt, die aus der Zeit stammen, die dem Menschen bekannt ist. Die Wissenschaft, die Fossilien untersucht, wird Paläontologie genannt. Dieses Wissensgebiet hilft bei der Untersuchung der Gesteinsabfolge, einem Zweig der Geologie namens Biostratigraphie. Da Lebensreste nur unter bestimmten Bedingungen versteinern, sind die Fossilinformationen begrenzt und per Definition „unvollständig“. Wenn wir das Wort Fossil hören, denken wir oft an die Knochen von Dinosauriern oder Mammuts, und tatsächlich haben die harten Teile eines Organismus die größte Chance, durch Fossilisierung erhalten zu bleiben. Bei Wirbeltieren sind dies die Knochen und insbesondere die Zähne. Die weicheren Gewebe des Organismus bleiben nur in Ausnahmefällen erhalten und kommen daher deutlich seltener vor. Weicheres Gewebe bleibt nur erhalten, wenn es schnell unter einer Schicht begraben wird, die es vor jeglicher Form von Fäulnis oder Beschädigung schützt. Manchmal ist es schwierig, sich nur mit den harten Teilen ein gutes Bild vom gesamten Organismus zu machen. Ein gutes Beispiel hierfür sind die Conodonta, die lange Zeit in großer Zahl vorkamen, aber nur für ihre Zähne bekannt waren. Erst als auch ein Abdruck des Restes eines solchen Tieres gefunden wurde, stellte sich heraus, dass es sich um eine primitive Form des Stammes Chordata handelte. Bei anderen Tiergruppen sind oft auch andere harte Teile, wie zum Beispiel Muscheln, versteinert. Es gibt eine Reihe besonderer Formen der Versteinerung. Beispielsweise findet man manchmal vollständige Insekten in Bernstein eingeschlossen, da das Harz, aus dem der Bernstein besteht, eine gute Abdichtung gegen Oxidation bildet. Dies gilt auch für Teergruben in größerem Maßstab. In der Nähe der amerikanischen Stadt Los Angeles gibt es ein gutes Beispiel dafür in den Teergruben von La Brea. Die Knochen der in der Teergrube gefangenen Tiere waren oft außergewöhnlich gut erhalten. Darüber hinaus lockten die gefangenen Tiere häufig Raubtiere an, die sich ebenfalls darin verhedderten. Auf diese Weise entstand im Pleistozän ein „Knochenfriedhof“. Sehr gut erhaltene Fossilien finden sich häufig in Tonablagerungen in stehendem, anoxischem Wasser. Aufgrund des Sauerstoffmangels versteinern Pflanzen in dieser Umgebung besonders gut. Sehr oft ist nicht die gesamte Wassersäule sauerstofffrei, sondern nur der untere Teil. Solches Schichtwasser hat daher in der obersten Schicht einen normalen Sauerstoffgehalt. Organismen sterben in der obersten Schicht, sinken dann auf den Boden und gelangen in eine sauerstofffreie Umgebung, wo sie konserviert werden. Auch lebende Organismen können unbeabsichtigt in die untere sauerstofffreie Schicht gelangen und dort absterben und versteinern. In einer solchen Lagerstätte werden Fische manchmal auf engstem Raum konserviert, was auf Erstickung hindeutet. Ein bekanntes Gestein mit solchen Fossilien ist der Kupferschiefer aus dem Rotliegend in Mitteldeutschland. Neben Überresten, die von Organismen selbst stammen, gelten auch Spuren, die aktiv oder passiv von Organismen hergestellt wurden, als Fossilien. Dazu zählen beispielsweise Koprolithen (versteinerter Kot) und Spurenfossilien wie Pfotenabdrücke und Ausgrabungen. Anhand von Spurenfossilien lässt sich nicht immer feststellen, von welchem ​​Tier sie stammen. Daher erhalten sie häufig einen eigenen taxonomischen Namen.