Одним из важнейших факторов, способствующих сохранению органических остатков в ископаемом состоянии в древних породах, является содержавшееся в них первоначально остаточное органическое вещество. Пока оно не удалено из породы геологическими процессами, органические остатки и структуры не могут быть совершенно уничтожены. Их видно на выветреной поверхности породы и в прозрачных шлифах. Они придают породе часто более или менее темную окраску. При этом применение биологического микроскопа с увеличениями до 2000 раз часто позволяет выявлять очень интересные явления. Оказывается, что остаточное органическое вещество как бесструктурное, рассеянное в породе, так и в остатках организмов при наблюдении его в прозрачных шлифах под микроскопом выражено скоплениями черного, непрозрачного углистого вещества в виде сплетений тонких нитей, имеющих форму бактерий. Создается впечатление, что все органическое вещество при переходе его в ископаемое состояние перед завершением процесса окаменения осадка (литификация, диагенез) становилось объектом освоения бактериями и в виде отмерших клеток попадало затем в твердую породу. Это свойство установлено в массе образцов древних и поздних осадочных пород, включая и древнейшие, так называемые докембрийские, т. е. древнее 570 млн. лет.
Совершенно то же явление, но в несколько иных формах и других размерах микроскопических телец наблюдается в захороненном в осадочных породах железе. Всюду, в самых разнообразных осадочных породах железо представлено сгустками окислов в виде тонких округлого сечения палочек или нитей, напоминающих строение современных железобактерий.
Возможно ли сохранение в ископаемом состоянии остатков бактерий? Сущность явления их сохранности несомненно вполне объяснима. Иногда сгустки органического вещества отмерших клеток проходили стадию минерализации. Чаще они пропитывались известью. Некоторые виды бактерий, способные к использованию закисного железа, создавали чехлики из его гидроокислов, хорошо сохраняющиеся в осадке в породе. Б. Л. Исаченко считает, что отложение углекислого кальция в морских осадках происходит под влиянием бактерий. Установлено также, что некоторые культуры бактерий способны выделять из морской воды также фосфорнокислую известь, фосфорно-аммонийно-магнезиальные соли. В то же время изучение древних осадочных пород морского происхождения с применением биологического и электронного микроскопов позволяет видеть и остаточные клеточные структуры бактериального характера. Поэтому или минерализация остатков, или их отпечатки в структуре цементирующего минерального материала, иногда являвшегося минеральным коллоидом (например, кремниевым гелем), и другие условия захоронения бактериальных клеток несомненно имели широкое распространение в средах геологического прошлого. При этом часто остатки бактерий получали в породах и минералах прочную упаковку.
Большое значение имеют палеонтологические методы для изучения изменений в геологическом прошлом Земли, ее климата и земной поверхности, т. е. для палеогеографии. Материалы палеофитогеографии (истории расселения растений) и палеозоогеографии (истории распространения животных) поэтому являются основой палеогеографического исследования отдельных районов нашей планеты или ее поверхности в целом.
Данные палеонтологии, как мы говорили выше, помогают ученым представить себе последовательность отдельных этапов геологического прошлого Земли. Однако они не могут помочь нам определить абсолютную продолжительность этих этапов, точный возраст тех или иных пород. Поэтому уже давно исследователи искали способ, который дал бы возможность устанавливать геологический возраст отложений в абсолютных единицах. В частности, для этой цели пытались использовать изучение скорости накопления на дне бассейнов различного типа осадков. Этот метод, если его применять к отложениям, образовавшимся из материала, принесенного с суши в моря, дает интересные результаты, например, помогает подсчитать длительность времени отложений, образовавшихся из материала, принесенного с областей бывшего оледенения в морские и внутриконтинентальные водные бассейны.
Принципиально новые способы определения абсолютного возраста горных пород и минералов были получены геологической наукой в результате изучения радиоактивных элементов. Суть этих способов такова.
Ядра атомов всех химических элементов состоят из мельчайших частиц - положительно заряженных протонов и не несущих заряда нейтронов. Масса протона почти равна единице - массе атома водорода (ядро которого и состоит из одного протона). Нейтрон же имеет массу чуть большую, чем протон. Как оказалось, так называемый атомный номер элемента, установленный Д. И. Менделеевым в периодической системе элементов, соответствует числу протонов, или положительному заряду ядра. Нейтроны же присутствуют в составе ядра независимо от атомного номера. Число их в ядре варьирует у различных химических элементов - от атома водорода, не имеющего нейтронов, до атомов плутония и америция, содержащих по 149 нейтронов. Химические элементы, ядра атомов которых имеют одно и то же число протонов и, следовательно, один и тот же положительный заряд, но различное число нейтронов, называются изотопами. В периодической системе элементов они занимают одно и то же место, но вследствие различий в числе нейтронов имеют различные свойства.