ซากดึกดำบรรพ์ หรือฟอสซิล (fossil) คือ ซาก หรือร่องรอยการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในยุคธรณีกาล เมื่อสิ่งมีชีวิตล้มตายลง ส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อจะผุพังสลายไปคงเหลือแต่ส่วนที่เป็นโครงสร้างแข็งและบางครั้งบางชิ้นส่วนอาจอยู่ไม่ครบ เนื่องจากเกิดการผุพังและพัดพาไปของตะกอนเกิดการทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินซึ่งซากหรือร่องรอยเหล่านี้ได้ผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติทำให้ส่วนของอินทรีย์สารของซากเปลี่ยนแปลงไปจากส่วนประกอบเดิมแต่ยังคงรูปลักษณะของโครงสร้างเดิมให้เห็นอยู่กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ ได้แก่

                1. กระบวนการแทรกซึมของแร่ธาตุในรูพรุนของโครงร่างของสิ่งมีชีวิต (permineralization) เช่น แร่ธาตุเข้าไปสะสมตัวอยู่ในช่องว่างของเนื้อกระดูก

                2. กระบวนการที่ซากสิ่งมีชีวิตกลายเป็นหินแข็ง เนื่องจากส่วนประกอบเดิมซึ่งเป็นสารอินทรีย์ถูกแทนที่ด้วยสารละลายซิลิกา หรือสารละลายแคลเซียมคาร์บอเนต การถูกแทนที่จะไม่ทำให้โครงร่างเดิมสูญเสียไป (petrification หรือ petrifaction)

                3. กระบวนการที่ซากสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นสารอินทรีย์ถูกแทนที่ด้วยสารซิลิกาในรูปของแร่ควอตซ์ แร่คาลซิโดนี หรือแร่โอปอล (silicification)

                4. กระบวนการกลายเป็นถ่าน ได้แก่ ซากพืชซากสัตว์กลายเป็นสารคาร์บอน (carbonization)

                5. ร่องรอยหรือพิมพ์ของสิ่งมีชีวิตที่ประทับไว้หรือฝังตัวอยู่ในชั้นดิน เช่น รอยเท้า รอยทางเดิน รอยหนอน รอยเจาะ รอยชอนไช ซึ่งอยู่ในชั้นตะกอน ต่อมาตะกอนแข็งตัวกลายเป็นหิน ทำให้ร่องรอยนั้นถูกเก็บรักษาในชั้นหิน

ภาพที่ 4.6 ซากดึกดำบรรพ์ในอำพัน
ที่มา : http://www.lallybroch.com/LOL/images/amber.jpg

          ซากดึกดำบรรพ์สามารถพบได้ในหินตะกอน เช่น หินดินดาน หินทราย หรือหินปูน ทั้งที่พบโดยธรรมชาติจากการกัดเซาะของน้ำ ลม เช่นบริเวณที่มีทางน้ำไหล หรือริมชายฝั่งทะเล และในบริเวณที่เกิดจากมนุษย์ เช่น การขุดเหมือง การก่อสร้างทาง หรือถ้าต้องการค้นหาซากดึกดำบรรพ์สัตว์ทะเล ควรหาบริเวณที่มีภูเขาหินปูนเป็นแหล่งสะสมตัวของตะกอนทางเคมีของสารคาร์บอเนตที่เกิดจากโครงสร้างของเปลือกหอย ปะการังและสัตว์ทะเลหลายชนิด ส่วนในหินอัคนีนั้นเนื่องจากเป็นหินที่เกิดจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็วของลาวาและแมกมา จึงไม่มีสิ่งมีชีวิตเข้าไปได้ ทำให้ไม่พบซากดึกดำบรรพ์ในหินอัคนี

          ในการสำรวจค้นหาแหล่งซากดึกดำบรรพ์เราควรจะทราบถึงอายุของซากดึกดำบรรพ์นั้นด้วยโดยจะอิงจากตารางทางธรณีกาลหรือเวลาทางธรณีวิทยาดังนี้

   ตารางเวลาทางธรณีวิทยา (geologic time scale)

          แหล่งที่พบซากดึกดำบรรพ์ในประเทศไทย

               - แหล่งซากดึกดำบรรพ์เกาะตะรุเตา อำเภอละงู จังหวัดสตูล เป็นบริเวณที่มีซากดึกดำบรรพ์ที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดในประเทศไทย มีการสะสมตัวตั้งแต่ยุคแคมเบรียนตอนปลายต่อเนื่องจนถึงยุคออร์โดวิเชียนตอนต้น ราว 500-470 ล้านปี บริเวณที่พบได้แก่  อ่าวตะโละโต๊ะโป๊ะ  อ่าวตะโละอุดัง และอ่าวมะละกา  พบในชั้นหินดินดานและหินทราย  ได้แก่  ไทรโลไบต์   แบรคิโอพอด   สโตรมาโตไลต์   นอติลอย์  และร่องรอยสัตว์ดึกดำบรรพ์อื่นๆ

               - แหล่งซากดึกดำบรรพ์บ้านป่าเสม็ด อำเภอละงู จังหวัดสตูล เป็นบริเวณที่มีซากดึกดำบรรพ์หลากหลายชนิด ได้แก่ แกรปโตไลต์ เทนทาคูไลต์ และ ไทรโลไบต์ อายุราว 400-345 ล้านปี

               - แหล่งซากดึกดำบรรพ์เขาถ่าน อำเภอสวี จังหวัดชุมพร เป็นเขาหินปูนสลับกับหินดินดาน อายุยุคคาร์บอนิเฟอรัสตอนปลายจนถึงยุคเพอร์เมียนตอนต้นราว 300-270 ล้านปี พบซากดึกดำบรรพ์หลายชนิด ได้แก่ แบรคิโอพอต หอยกาบคู่ ปะการัง ไครนอยด์ ไบรโอซัว ฟองน้ำและร่องรอยสัตว์ดึกดำบรรพ์