I principali processi di fossilizzazione sono la mineralizzazione (sostituzione delle sostanze originali dell’organismo da parte di altre, causata dall’acqua circolante nel sedimento), l’incrostazione (causata dai depositi lasciati dall’acqua ricca di bicarbonato di calcio sugli organismi), la mummificazione (dovuta all’essicamento, cioè alla perdita di liquidi), l’inglobamento (un elemento inglobante, per esempio ambra o ghiaccio, racchiude l’organismo prima che abbia inizio la decomposizione) e la carbonizzazione (causata dalla decomposizione della materia organica che lascia un residuo composto principalmente da carbonio).
Lo studio dei fossili ha permesso di ricostruire l’evoluzione della vita sul pianeta e la successiva sua diffusione a partire dalle acque degli oceani fino a conquistare tutti i continenti emersi. Il processo di trasformazione di un organismo vivente in un fossile può durare diversi milioni di anni.
I fossili si trovano inglobati nelle rocce sedimentarie abbondantemente presenti nella parte superiore della crosta terrestre e risultano utilissimi per la datazione delle rocce calcaree mesozoiche. Le rocce ignee sono invece sono prive di fossili mentre quelle vulcaniche effusive ne contengono raramente.
Si parla di fossili viventi a proposito di specie che si sono mantenute inalterate fino ai nostri giorni da ere geologiche remote; nel mondo vegetale un esempio è il Ginkgo biloba.
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