在大多数情况下，古生物的遗体都因遭到破坏而没有保存下来。但是在某种特定的条件下，组成生物的有机成分分解后形成的氨基酸、脂肪酸等有机物却可以仍然保留在岩层里。这些物质看不见、摸不着，但是却具有一定的有机化学分子结构，足以证明过去生物的存在。因此，科学家就把这类有机物称为化学化石。

科学家曾经对3亿年前的鱼类和双壳类化石以及1亿多年前的恐龙化石进行过化学分析，分析出了7种氨基酸，甚至还在5亿年前的古老地层中分析出了氨基酸和蛋白质等有机物。

在气相色谱-质谱联用仪和气相色谱-热转换-同尾数比质仪等高新设备上才能确切观察和研究的地质体中那些来自生命活动的有机体，他们虽然经历了一定的后期变化（成岩作用、成土作用等），但基本保持了原始生物生化组分的基本碳骨架，具有明确的生物意义，这些有机分子称为分子化石（molecular fossil）或称为化学化石（chemical fossil）。

化学化石的研究对探明地球上生命的起源和阐明生物进化的历史具有重要的意义；由于不同地质时期各类生物有机成分多有差异，对化学化石的进一步深入研究对解决生物分类和划分对比地层都将起到一定的作用。对化学化石的研究目前仍处于探索阶段，但是已经显露出了巨大的发展前景，因此而产生的一门新兴学科——古生物化学在不久的将来必将会得到迅速的发展并对整个古生物学科带来巨大的推动作用。

植物化石，是人类认识植物发展的宝贵资料。也是认识地层、寻找矿产资源的重要手段。因此，寻求历史长河中的种种信息，是科学工作者最关心的问题。近年来，由于科学技术的进步。在植物化石的家族中，又增加了一名新的成员— — 化学化石。

人类发现植物化石，已有二百多年历史了。最早的记载是1760年， 自然科学家埃德沃德·庐赫怀德发现了印痕化石。它是大化石中的第一个成员，以后又相继发现了模型化石、压型化石和“过矿化”化石等。由于大化石不仅保存了植物的形态，而且有的还具有有机残骸，保存了植物的结构，因此它在人类认识历史上是位赫赫有名的功臣。有了它，才建立了古植物学，才能再现植物进化的各种图象和各时代生机勃勃的植物景观。但是它们也有辛酸之处，由于这种化石不易完整地保存，变化又慢，因此在生物地层学上，始终是个配角。

为了弥补大化石的缺陷，本世纪初又出现了微体化石。这是植物化石家族中的第二代。微体化石个体小，分布广，因此对生物地层的研究特别有用，也为人类寻找石油等矿产解决了一系列问题，因此微体化石成了人类的宠儿。

近年来，随着人们对能源研究的深入和生物化学技术的曰益成熟，第三代化石— — 化学化石又应运而生了。最早研究化学化石的是德国化学家特赖布斯。他在1935年从石油、煤和油母页岩中。获得一些卟啉类的有机化合物。这种化合物在自然界仅仅在生物体内才能合成，因此它们实际上是人类发现的第一批化学化石，不过当时还没认识到这一点。到了20世纪60年代末70年代初， 由于发展生产的需要和人们认识的深入。才把保存在地层里的一些植物形态和生理活动有关的各种化学物质当做化石，这就是化学化石。

化学化石是化石家族中的小字辈，不像它的前辈都是有形态，有解剖结构，用物理方法就可以观察到的个体，而是由一群高分子的有机化合物，或特殊的无机物组成的化石，因而只能通过化学的方法把它们分离出来，并认识它们。化学化石的外形，也不像大化石或微体化石那样有个尺度范围，它大时可以成为一个巨大的矿体，如煤、石油等；小时则只有极灵敏的化学仪器才能检验出来。因此，它不需要像大化石和微体化石那样，保持一定的外形和尺寸，而只需要很少的样品就能进行鉴别。大化石和微体化石通常用生物学的名称来命名，如准银杏、似苏铁、裸蕨等等，而化学化石则主要是用生物化学的名称来称呼，如木质素、色素、角质、栓质、蛋白质、脂类等等。

化学化石作为一种新型化石，不仅单独存在，有时也存在于大化石和微体化石之中，因此化学化石的分布非常广。据估计。大自然中人生重要的不是所站的位置， 是所朝的方向。约有9干4百亿吨有机碳，而其中的三分之二存在于地壳之中，所以由它们和某些无机物组成的化学化石在数量上是十分可观的，比大化石和微体化石要多干百万倍。

化学化石虽然问世不久，但由于它具备许多鲜明的优点，所以它在化石家族中已表现为“青出于蓝而胜于蓝”了。碳的同位素是化学化石中最简单、最常见的一种。人们不仅用它来确定地层的年龄．而且根据C12与C13的比来确定沉积环境是海相还是陆相。最近美国科学家就根据这一点，科学地解释了陆相煤核成因的原理。

存在于大化石或微体化石之中的化学化石，又是帮助人们确定许多古植物之间亲缘关系的重要手段，通过生物化学分析所得的结果，有时比通过形态和解剖所得的结果更为可靠。

大自然把千千万万的生物体变成了化学化石。其中有的已成为人类必不可少的能源，而更多的包括存留在地球表面的三分之一的有机碳，人类还无法把它们变成高效的能源或用于别的途径。所以化学化石的形成过程，也是值得人们探讨的。现在有些科学家正在探索直接用植物制造石油，可能就是从这里得到启示的吧。

由于化学化石的用途如此重要而广泛，所以科学家为了研究它们而专门开创了两门的新学科，即古生物化学和古化学分类学。

化学化石现在的地位可以与普通化石研究的早期的位置相比，那时，描述和提供证据是生物差别和演化的统一理论以及董要方法如生物地层学的基本原始工作。现在， 在有机地球化学中，可以对相当一部分分子化石记录提供证据和开发利用。任何评价分子化石的生物来源和它们所经历的成岩作用和后生作用的先决条件，是仔细研究化学化石的结构， 这个方法与已建立的天然产物有机化学的领城有很多是共同的，并且在地球化学上也有一些应用。现在有机碳含量只有小部分与精确的分子描述相符。相反， 总有机碳含量的物理性质可以得到一个平均的或统计的结果， 两个方法可以相互补充。

地质脂保存有沉积环境的信息， 并且反映体系中生物的发育程度和影响这些脂保存的作用。地质脂中，有几百种经常可以碰到的化合物， 它们在地质脂中的存在、不存在以及相对丰度，是一种鉴定环境特证、沉积过程以及沉积物沉积作用的方法。地质脂资料评价古环境的基础是靠生物脂和地质脂之间的结构关系，在成岩作用早期阶段，这些关系可能明显，但随成岩作用的发展，这些关系变得不明显。理论上, 如果某一古代沉积物中的组分能够和它们的前身物准确地联系起来，就可以发现可与近代沉积物中得到的脂对比的“ 脂图” 。尽管区别现在脂相之间的能力有所增加， 要达到这个目标还很遥远。海洋的有机地球化学记录往往保存很好，特别是在低地温梯度地区保存得很好。例如在日本海槽中新世沉积物中年龄约亿年， 仍然保留许多原始的标志物。

为了要把古代沉积物中的脂和现代的前身物联系起来，假定沉积物中生物的主要生物合成途径可以和现代生物群相比较。在白坚系黑色页岩中鉴别出双鞭毛藻街碎，它肯定至少已合成了九千万年，并且它可能表明该沉积物的物质来源有双桩毛藻。肯定有许多其他的脂组分只能由某些特殊生物合成， 它们可用来鉴定特殊生物的贡献，如甲烷菌等。古生物学研究有时不能得到参与沉积的生物的证明，而脂却可以得到，例如沉积于碳酸盐补偿深度以下的沉积物，不含顺石藻骨架碎屑，但从颗石藻产生的脂可以说明沉积物中有顺石藻的参与，化学化石还可以提供微生物活动的证据，因为虽然细菌不能留下形态，但它们可以以特殊分子形式留下信息。

总之，使用通常可以识别的标志物，能够评价和区分进入沉积物中的藻、细菌和高等陆生植物等的脂。此外，特殊的成分可作特殊类型生物的指示物。这些指示物超出了田醇范围，例如某些环状二菇系和特殊的C40无环类异戊二烯烃分别被认为是陆生树酷植物和古细菌的标志物。

用化学化石评价水柱和沉积物的氧化和还原条件有较多的问题，沉积物中有甲烷细菌和硫酸盐还原细菌的标志物，使沉积物处于氧化环境，但这可能反映这些细菌是活动在水柱下的沉积物中，而不是在沉积物和水的介面上， 与此相似，从海绵产生的幽醇的存在可能指示水底的氧化性。能肯定指示水柱城化或还原条件的化学化石，现在尚不知道，但总的来说，不稳定的脂在还原环境里显著地保存较好。

其他适用于有机地球化学研究的是记录有重要地质事件的地层，如在有重要演化进展的边界上（例如白里系与三迭系的交界面），可以预料，如在生物发育关键间歇期的沉积物中， 脂的组成可以反映出动物和植物聚集中发生的灾变。有机地球化学在这方面应用的可能性还必须加以探索。

沉积岩和石油中化学化石的分布可以反映沉积环境和由热力引起的晚期成岩作用和后生作用的性质与程度， 因此它们在地球化学对比研究中有明显的价值。对于原油，还必须了解它们在储集岩中的生物降解和运移的影响。化学化石的最初应用是用简单对比图形相似性来对比原油和生油岩。

如果两个原油和设想的生油岩样品有不同沉积环境和不同成熟度， 就不能期望原油中的化合物分布与设想的生油岩的化合物分布能对比得上。石油地质家对于对比不好的原因显然是十分感兴趣的。

了解晚期成岩作用和后生作用期菌体化合物的命运的近期进展，已提出用侧量一些选择的产物和前身物的比值作评价热成熟度的方法。此方法已用于几种化合物。

把化学化石应用于石油地球化学，还应把生油岩中成熟作用的结果与储集岩成熟作用的结果区分开,然后来评价这些作用的相对程度，这就要寻找一些反应，即寻找能够在油离开生油岩进入储集岩成为流体时有效停止的反应甚至当生油岩和储集岩有相同温度时， 和在生油岩和储集岩两者中可能以不同速率进行的反应。对于原油和可能生油岩、原油和原油以及由沉积环境差异造成的沉积物之闻的对比，要识别它们的不足之处是较困难的。许多原始的分子随着热成熟作用而消失。

在进行沉积环境的这方面评价时， 须当心，特别是因为使用的物质小于生油岩中总有机碳的5%， 而且生油岩与石油中生物标志物含里常常很少， 然而正是这些结构上特别的化合物表明，由它们可以得到一种不受成熟度影响的原始生物愉入的分子记录。

运移可能对石油中化学化石分布有形响，对这个问题搞不清楚的主要原因是缺乏对运移的机理和途径的了解。运移中的色层作用被认为是引起街烷立体异构体比值和其他烷烃相对丰度小量变化的原因。在某些运移历史比较了解的原油中广从分子形状、大小和极性不同的化合物如单、三芳香幽烃，或者烷烃和芳香烃比值中可推洲运移程度引起的化合物变化，然而在运移情况下，烷烃立体异构体比值不受影响。从阿拉斯加北玻原油中，一些认为是随运移程度而变化的洲，也随成熟度而变化。现在还未证明用化学化石相对丰度评价运移程度的量度不受成熟度和沉积环境的影响。影响原油组成的另一因素是储集岩中的生物降解作用。

用化学化石的分布鉴定原油污染源的情况逐渐增多，因为它们使原油有一个“指纹”。原油自从滋出后,其组成受到三个主要作用影响，即光学氧化作用、挥发物的蒸发和细茵降解夕与其他许多烷烃相比，甾烷不易挥发，并且不能很快受生物降解，因此它们比较有抗拒这些风化作用的能力。由色谱-质谱得到的这些化合物的分布确实为对比风化油苗和其可能的油源提供了一个最有效的方法，这止如色一质得到的化含物分布被广泛地用于对比储集岩中生物降解的石油和其未经降解的原油一样。例如，在采用此方法指示现代沉积物污染源时，必须小心区别由成熟的富含有机质的贝岩产生的化合物, 因为它们对现代污染的程度会给出假象。与此相似，共有大量外来有机质和运入烃的沉积岩，成熟度可能表现异常的高， 这种影响有时可以从沉积物中共同存在不同成热度化合物的情况识别出来。