Fossielen, de bewaarde overblijfselen van dieren en planten, worden meestal gevonden ingebed in sedimentair gesteente. Van de sedimentaire gesteenten komen de meeste fossielen voor in schalie, kalksteen en zandsteen. De aarde bevat drie soorten gesteenten: metamorf, stollingsgesteente en sedimentair. Op zeldzame uitzonderingen na ondergaan metamorfe en stollingsgesteenten te veel hitte en druk om fossielen te behouden. De meeste fossielen worden dus gevonden in sedimentair gesteente, waar een zachtere druk en lagere temperatuur het mogelijk maken om vroegere levensvormen te behouden. Fossielen worden een onderdeel van sedimentair gesteente wanneer sedimenten zoals modder, zand, schelpen en kiezelstenen plantaardige en dierlijke organismen bedekken en hun kenmerken in de loop van de tijd behouden.
Beste fossielen
Modder vormt zich wanneer grotere rotsen eroderen tot kleine, meestal microscopisch kleine deeltjes. Deze deeltjes bezinken in de kalme wateren van meren, moerassen en de oceaan en bedekken de wezens die daar leven. Modder en klei combineren met mineralen en andere deeltjes na verloop van tijd om uit te harden tot schalie. De harde delen van de wezens bedekt met modder worden bewaard als fossielen wanneer ze worden geconsolideerd met andere materialen in de schalie. Schalie splitst gemakkelijk in lagen om eventuele fossielen binnenin te onthullen. Fossielen in schalie bevatten vaak brachiopoden, versteende planten, algen, schaaldieren en geleedpotigen die gevangen zitten in de verharde modder. Door de zeer kleine modder- en kleideeltjes kunnen kleine details van organismen worden bewaard, zoals de zeldzame fossielen van zachte organismen die in de Burgess Shale worden gevonden.
Ecosystemen in kalksteen
Kalksteen ontstaat wanneer calciet uit het water kristalliseert of wanneer fragmenten van koraal en schelpen aan elkaar cementeren. Kalksteen bevat vaak fossielen van gepelde zeedieren. Hele rifformaties en gemeenschappen van organismen worden gevonden bewaard in kalksteen. De soorten fossielen die in kalksteen worden gevonden, zijn onder meer:
- koraal
- algen
- mosselen
- brachiopoden
- bryozoa
- crinoiden
De meeste kalksteen vormt zich in ondiepe tropische of subtropische zeeën. In sommige gevallen vormen fossielen de hele structuur van kalksteen.
Begraven in Sand
Aan elkaar gecementeerde zandkorrels worden zandsteen. Omdat zandsteen een grover materiaal is dan schalie of kalksteen, vertonen fossielen die erin worden gevonden meestal niet zoveel details als fossielen in schalie en kalksteen. Zandsteen bevat zelden delicate fossielen. Zandsteen vormt zich in een breed scala van omgevingen, waaronder stranden, oceanen, zandbanken, duinen, rivieren, delta's, woestijnen en uiterwaarden. Zandsteen bevat fossielen van wezens zoals trilobieten, brachiopoden, schaaldieren, bryozoën en planten. Overblijfselen van landdieren zoals mastodonten en dinosaurussen zijn veel vaker te vinden in zandsteen.
Conglomeraat en Breccia
Conglomeraatgesteenten ontstaan uit combinaties van grote en kleine ronde kiezelstenen, vaak met kwarts, die in de loop van de tijd aan elkaar zijn gecementeerd. Breccia vormt zich uit hoekige rotsen van verschillende groottes, ook gecementeerd in de loop van de tijd. Ze vormen sneller dan schalie, kalksteen en zandsteen. Conglomeraten vormen zich waar stenen zijn gebroken en vervolgens zijn getuimeld tot ze glad zijn. Breccia's vormen wanneer de gebroken fragmenten dicht bij hun bron blijven. In beide gevallen is het niet zo waarschijnlijk dat hun grote deeltjes fossielen bevatten. Conglomeraat- en breccia-rotsen leveren echter periodiek fossielen op in de kiezelstenen waaruit de rotsen bestaan. Sommige fossielen gevonden in conglomeraat- en breccia-rotsen zijn sponzen, brachiopoden en gastropoden.
Ongelooflijk zeldzaam, maar...
Fossielen komen zelden voor in metamorfe of stollingsgesteenten. De hitte en druk die nodig zijn om gesteenten te veranderen of metamorfoseren, vernietigt gewoonlijk alle fossielen. Er komen echter bijzondere omstandigheden voor. Zo zijn er gefossiliseerde schelpen en bacteriën gevonden in marmer, dat gemetamorfoseerde kalksteen is. De aanvankelijke hitte van stollingsgesteenten lijkt een onmogelijke omgeving voor fossiele vorming. Maar wanneer as van vulkaanuitbarstingen de omgeving begraaft, kapselt de as soms organismen in. Fossielen van bomen en gedopte organismen zoals brachiopoden komen soms voor in aslagen.