脊椎动物的骨头和牙以及许多无脊椎动物的外甲含有磷酸钙，因为这种化合物抵抗风化作用的能力非常强，所以许多由磷酸盐组成的物质也能保存下来，如曾发现一枚保存极好的鱼牙。由硅质（二氧化硅）组成的骨骼也具有这种性质。微体古生物化石的硅质部分和某些海绵通过硅化而变成化石。
另一些有机物具有几丁质（一种类似于指甲的物质）的外甲，节足动物和其它有机物的几丁质外甲可以成为化石，由于它的化学成分和埋葬的方式，使这种物质以碳的薄膜的形式而保存下来。碳化作用（或蒸馏作用）是生物埋葬之后在缓慢腐烂的过程中发生的，在分解过程中，有机物逐渐失去所含有的气体和液体成分，仅留下碳质薄膜。这种碳化作用和煤的形成过程相同。在许多煤层中可以看到大量的碳化植物化石。在许多地方，植物、鱼和无脊椎动物就是以这种方式保存下它们的化石。有些碳的薄膜地记录了这些生物的精细的结构。
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化石还可以通过矿化作用和石化作用而保存下来。当含矿化的地下水把矿物沉淀于生物体的坚硬部分所在的空间时，使得生物的坚硬部分变得更坚硬、抵抗风化作用的能力更强。较普通的矿物有方解石、二氧化硅和各种铁的化合物。所谓置换作用或矿化作用是生物体的坚硬部分被地下水溶解，与此同时其它物质在所空出来的位置上沉淀下来的过程。有些置换形成的化石的原始结构被置换的矿物所破坏。
不仅动植物的遗体能形成化石，而且表明它们曾经存在过的证据或踪迹也都能形成化石。痕迹化石能提供有关该生物特点的相当多的情况。很多壳、骨、叶以及生物的其它部分，都能以阳模和阴模的形式保存下来。如果一个贝壳在沉积物硬化成岩之前就被压入海底，它的外表特征就会留下压印（阴模）。如果阴模后来又被另外一种物质充填，就形成阳模。阳模能显示出贝壳本来的外部特征。外部阴模显示的是生物体硬部分的外部特征，内部阴模显示的是生物体坚硬部分的内部特征。
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1.65亿年前，恐龙还统治着地球。跟那些庞然大物相比，史前巨型跳蚤体长才2.4厘米，微不足道，但却是现代跳蚤体长的8倍。还有一种叫“恐怖虫”的，虽然体型小，但是长有一对类似螃蟹的大钳子，它生来不为吸血吃肉，一生就为传宗接代……五一期间，这些稀奇古怪的虫子化石，将在上海古生物博物馆公开展出。市民可以前往参观，一睹这些全球科学界著名小虫的神奇风采。
大的跳蚤以恐龙血为食,“吸血鬼”跳蚤在现代昆虫世界很繁盛，有2500多个种或亚种，但是想要遇到一块古老的跳蚤化石，却极其艰难。“这是因为跳蚤是寄生昆虫，以吸食动物的血液为生。因此它会随着寄主消亡，不像其他的动物有着很硬的骨骼，容易保存下来形成化石。”
