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地壳中保存的属于古地质年代的动物或植物的遗体、遗物或生物留下的痕迹叫化石。动物化石包括“肉质化石”和“骨质化石”。
变化为石。 元 郑元祐《次韵刘宪副春日湖上有感》诗：“鹤老离巢松化石，鸾孤照水竹穿沙。” 明 刘基《双带子》曲之四：“天上星辰能化石，黄河千岁也还清。”；典出《初学记》卷五引 南朝 宋 刘义庆《幽明录》：“ 武昌山 上有望夫石，状若人立。古传云：‘昔有贞妇，其夫从役，远赴国难，携弱子饯送北山，立望夫而化为立石，因以为名焉。’” 明 何景明《结肠赋》：“泪陨血而崩城兮，身立枯而化石。” 明 张煌言《得友人书道内子艰难状》诗：“渐来应化石，遮莫但飞蓬。” 苏曼殊《无题》诗之七：“分明化石心难定，多谢云娘十幅笺。”
在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹，许多被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机物质分解殆（dài）尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着。同样，那些生物生活时留下来的痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化的生物遗体、遗迹就称为化石，化石一般少都要经过上亿年才能形成。
有胚植物现知古老的生痕化石源自于奥陶纪，虽然此类的化石是零碎不全的。到了志留纪才有完整个化石被保留下来，包括石松门的“刺石松”。泥盆纪之后，莱尼蕨门的详细化石在此时期被发现，此化石显示出了其植物组织的单一个细胞。泥盆纪时亦出现了被认为是古老树木的植物“古羊齿属”，此类植物在其树干上有蕨叶，但此蕨叶不会产生孢子。
舌羊齿属等种子蕨的化石广泛分布在南半球的数个大陆中，此一事实支持了阿尔弗雷德·魏格纳所提出的大陆漂移学说。
在有文字记载的人类历史的早期，某些希腊学者曾被在沙漠中及山区有鱼及海生贝壳的存在感到迷惑。公元前450 年希罗多德（Herodotus）注意到埃及沙漠，并正确地认为地中海曾淹没过那一地区。
