Pembentukan Fosil

Setelah kematian suatu mahluk hidup, sebuah fosil akan muncul lewat pengawetan bagian-bagian keras yang tersisa, seperti tulang, gigi, cangkang, atau kuku. Fosil secara umum dianggap sebagai bagian satu tumbuhan atau binatang dalam keadaan membatu. Akan tetapi, fosil tidak muncul hanya lewat pembatuan. Sebagian selamat hingga hari ini tanpa cacat atau pembusukan struktur tubuh, seperti mamot yang membeku di dalam es atau serangga serta spesies reptil dan invertebrata kecil yang terawetkan dalam damar.

Ketika mahluk hidup mati, jaringan-jaringan lunak yang membentuk otot-otot dan organ-organnya segera mulai membusuk karena pengaruh bakteri dan keadaan lingkungan. (Pada kejadian yang sangat jarang, seperti suhu dingin di bawah titik beku air atau panas kering gurun pasir, pembusukan tidak terjadi. ) Bagian-bagian organisme yang lebih tahan, biasanya yang mengandung mineral seperti tulang dan gigi, dapat bertahan untuk masa yang lebih lama, memungkinkan bagian-bagian itu untuk mengalami beraneka proses fisika dan kimia. Proses-proses itu membuat pemfosilan terjadi. Karena itu, sebagian besar bagian tubuh yang memfosil adalah tulang dan gigi vertebrata, cangkang brakiopoda dan moluska, rangka luar krustasea tertentu dan trilobit, garis luar organisme mirip karang, dan spons serta bagian-bagian berkayu tetumbuhan. 

Keadaan sekeliling dan lingkungan organisme juga berperan penting dalam pembentukan fosil. Orang dapat meramalkan apakah pemfosilan akan terjadi atau tidak atas dasar lingkungan organisme. Misalnya, menurut pembentukan fosil, lingkungan bawah air lebih menguntungkan daripada tanah kering.

Proses pemfosilan yang paling umum dan luas disebut permineralisasi atau mineralisasi. Selama proses ini, organisme digantikan oleh mineral-mineral dalam cairan di tanah tempat tubuhnya terendam. Selama proses mineralisasi, tahap-tahap berikut ini berlangsung:

Pertama, setelah diselimuti tanah, lumpur, atau pasir, tubuh organisme mati itu perlu segera dilindungi dari sentuhan udara. Selama bulan-bulan berikutnya, lapisan-lapisan baru endapan ditimbunkan ke sisa-sisa tubuh yang terkubur. Lapisan-lapisan ini bertindak sebagai tameng penebal, melindungi tubuh si binatang dari anasir-anasir luar dan pelapukan fisik. Kian banyak lapisan terbentuk, yang satu menutupi yang lainnya; dan dalam beberapa ratus tahun, sisa-sisa binatang terbaring beberapa meter di bawah permukaan tanah atau dasar danau. Sambil waktu terus berlalu, struktur-struktur seperti tulang, cangkang, sisik atau tulang rawan pelan-pelan mulai mengalami penguraian kimia. Air bawah tanah mulai menembus struktur-struktur itu dan mineral-mineral terlarut yang terkandung dalam air-kalsit, pirit, silika, dan besi, yang jauh lebih tahan erosi dan penguraian kimia-perlahan-lahan mulai menggantikan zat-zat kimia dalam jaringan. Maka, selama jutaan tahun, mineral-mineral ini memunculkan salinan batu yang persis dengan menggantikan jaringan tubuh organisme. Akhirnya, fosil pun memiliki bentuk dan tampak luar yang sama dengan organisme aslinya, walau kini telah beralih menjadi batu.

Berbagai keadaan dapat dijumpai selama mineralisasi:

1. Jika rangka sepenuhnya berisi larutan cair dan penguraian terjadi pada tahap lanjutan, struktur dalam membatu.

2. Jika rangka sepenuhnya digantikan oleh mineral selain aslinya, suatu salinan lengkap cangkang akan dihasilkan.

3. Jika cetakan persis rangka terbentuk akibat tekanan, maka sisa-sisa permukaan luar rangka mungkin bertahan.

Di sisi lain, pada fosil tumbuhan, yang terjadi adalah karbonisasi akibat bakteri terkait. Selama proses karbonisasi, oksigen dan nitrogen ditukar dengan karbon dan hidrogen. Karbonisasi terjadi dengan penguraian molekul-molekul jaringan oleh bakteri melalui perubahan-perubahan tekanan dan suhu atau beragam proses kimia, yang mendorong perubahan-perubahan kimia pada struktur protein dan selulosa sedemikian sehingga hanya serat-serat karbon yang tersisa. Bahan-bahan organik lain seperti karbon dioksida, metana, asam sulfat, dan uap air lenyap. Proses ini melahirkan lapisan batubara alami yang terbentuk dari rawa-rawa yang ada selama Zaman Karbon (354 hingga 290 juta tahun silam).

Fosil kadang kala terbentuk ketika organisme terendam dalam air yang kaya kalsium dan terlapisi oleh mineral-mineral semacam travertin. Sambil membusuk, organisme itu meninggalkan jejak dirinya di lapisan mineral. 

Pemfosilan sempurna bagian-bagian lunak mahluk hidup, bahkan termasuk rambut, bulu atau kulit, jarang ditemukan. Sisa-sisa bentuk kehidupan berjaringan lunak Zaman Prakambria (4,6 milyar hingga 543 juta tahun yang lalu) terawetkan sangat baik. Ada juga sisa-sisa jaringan lunak mahluk hidup yang memungkinkan struktur-struktur dalam dari Zaman Kambria (543 hingga 490 juta tahun lalu) untuk dipelajari hingga saat ini di samping sisa-sisa jaringan kerasnya. Fosil bulu dan rambut binatang yang terawetkan dalam damar dan sisa-sisa fosil berumur 150 juta tahun merupakan contoh-contoh lain yang memungkinkan penyelidikan terinci. Mamot yang membeku di bongkahan es Siberia atau serangga dan reptil yang terjebak dalam damar di hutan-hutan Baltik juga memfosil bersama dengan struktur jaringan lunaknya.

Fosil bisa sangat beragam dari segi ukuran, sesuai dengan jenis organisme yang terawetkan. Beraneka fosil telah diperoleh dari mikroorganisme yang membatu hingga fosil raksasa binatang-binatang yang hidup bersama sebagai kelompok atau kawanan, menurut pola hidup bermasyarakat. Salah satu contoh fosil raksasa yang paling mencolok seperti itu adalah karang spons di Italia. Mirip dengan sebuah bukit raksasa, karang itu terdiri atas spons batu gamping berumur 145 juta tahun yang tumbuh di dasar laut kuno Tethys dan belakangan terangkat sebagai akibat gerakan lempeng tektonik. Fosil ini mengandung spesimen-spesimen bentuk kehidupan yang menghuni karang spons selama Zaman Trias.

 Lapis batuan Burgess di Kanada dan Chengjiang di China termasuk di antara lapisan-lapisan fosil terbesar yang berisi ribuan fosil dari Zaman Kambria. Lapisan-lapisan damar di Republik Dominika dan sepanjang pantai barat Laut Baltik adalah sumber-sumber utama lainnya bagi fosil serangga. Lapisan fosil Sungai Hijau (Green River) di negara bagian Wyoming, Amerika Serikat, lapisan fosil Sungai Putih (White River) di Amerika Tengah, lapisan Eichstatt di Jerman dan lapisan fosil Hajulah di Lebanon adalah contoh-contoh lain yang layak disebutkan.