Son fósiles los restos de antiguas conchas marinas incrustadas en las rocas, y también lo son los huesos y los dientes de mamíferos del pasado. Lo mismo puede decirse de los delicados cuerpos de insectos sepultados en ámbar y de los grandes trozos multicolores de madera petrificada. Incluso las huellas dejadas por los dinosaurios al caminar sobre un barrizal se consideran fósiles.
La mayoría de los fósiles se formaron al quedar el organismo enterrado entre sedimentos, generalmente bajo el agua, inmediatamente después de morir. En estas condiciones, las partes carnosas se descomponen y desaparecen rápidamente; en cambio, las partes duras, como huesos, permanecen. En algunos casos, estas estructuras duras subsisten casi intactas, pero con más frecuencia sus poros y espacios abiertos se impregnan parcial o totalmente de depósitos minerales procedentes del agua que se filtra, y toda la estructura se convierte en roca. En el caso de la madera petrificada, la materia original puede haber sido sustituida por minerales, sobre todo silicio, y se conservan perfectamente características como los anillos de crecimiento anuales e incluso la estructura celular.
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