Bij het zoeken van fossielen in het veld is het dus van belang om een goede basiskennis van gesteenten op te bouwen. Hiermee voorkom je zoektochten in gesteenten waarin geen fossielen kunnen voorkomen, en kan je bij prospecties deze gesteenten herkennen, die mogelijk wel fossielen bevatten. Op de informatiepagina over gesteenten wordt een overzicht gegeven van de verschillende types sedimentaire gesteenten, met kenmerken die kunnen helpen bij de herkenning ervan in het veld.

Het afzettingsmilieu

De fossielen die we in deze sedimentaire gesteenten aantreffen vertellen ons iets over het afzettingsmilieu, en fossielen worden dan ook vaak gebruikt voor milieureconstructie. Het meeste onderzoek naar fossielen om het afzettingsmilieu te bepalen vindt plaats op basis van microfossielen (vb. foraminiferen). Voordeel van microfossielen is dat deze meestal in grote hoeveelheden in het gesteente voorkomen. In één kubieke centimeter mergel zitten bijvoorbeeld vaak honderden foraminiferen.  Daarnaast komen dezelfde soorten microfossielen vaak op globale schaal voor en zijn deze karakteristiek voor specifieke milieus. Tegelijkertijd kunnen macrofossielen soms ook veel vertellen over het afzettingsmilieu. Het is daarvoor wel erg belangrijk om te weten of de gevonden fossielen in hun oorspronkelijke leefomgeving en positie (‘in situ’) bewaard zijn gebleven of dat deze verspoeld zijn. Als je losse kleppen van een oester vind, kunnen deze best door stroming en golven getransporteerd zijn, vind je daarentegen een hele groep oesters die over elkaar heen gegroeid zijn, dan is er waarschijnlijk sprake van een in situ fossiele oesterbank. Dit voorbeeld toont aan dat de mate van preservatie en compleetheid vaak veel verteld over de processen die hebben plaatsgevonden voor en tijdens de fossilisatie van het fossiel. Deze processen worden tafonomische processen genoemd.

Maar ook het gesteente zelf levert informatie over het afzettingsmilieu. Hierbij speelt het principe van uniformitarianisme, waarbij we ervan uit kunnen gaan dat de processen verantwoordelijk voor fenomen als erosie en sedimentatie, vandaag de dag dezelfde zijn als toen. Een van de belangrijkste en meest veelzeggende eigenschappen van sedimentaire gesteentes is de korrelgrootte. De korrelgrootte van gesteentes kan variëren tot zeer grof (bolders en grind) tot zeer fijn (klei). De korrelgrootte van gesteentes is over het algemeen afhankelijk van hoe energiek het afzettingsmilieu was. In een zeer energiek afzettingsmilieu, zoals een bergbeekje, zullen alle fijne korrels weg spoelen en blijft alleen het alle grofste materiaal achter, zoals bolders en grind. Naar mate het sediment verder wordt getransporteerd zullen de afzettingsmilieus steeds rustiger worden en is er steeds minder grof materiaal in het sediment aanwezig. Uiteindelijk, in een zeer  rustig afzettingsmilieu zoals de diepzee is er alleen nog maar klei over. Soms vind je in één afzetting gesteentes met afwisselende korrelgroottes. Dit duidt op veranderingen van de hoeveelheid energie van het afzettingsmilieu.

Daarnaast kunnen we soms ook sedimentaire structuren waarnemen die ons iets leren over het afzettingsmilieu van het materiaal. Structuren als gelaagdheid, golfribbels, stroomribbels, krimpscheuren en dergelijke helpen om het oorspronkelijke afzettingsmilieu te reconstrueren. Bepaalde structuren zijn immers typerend voor diepzee-, rivier-, kust- of wind afzettingen. Veel sedimentaire structuren zijn kenmerkend voor verschillende manieren van transport van sedimenten. Een golfribbel is bijvoorbeeld symmetrisch door het heen-en-weer bewegen van de golven, een stroomribbel is asymmetrisch omdat de stroming de korrels in één richting beweegt. Als je heel fijn gelaagd, fijnkorrelig sedimentair gesteente vind is dit waarschijnlijk afgezet in een milieu waar bijna geen transport meer plaatsvind, zoals de diepzee. Als je golfribbels vind is dit gesteente daarentegen afgezet in relatief ondiep water, waar de golven de bodem in beweging kunnen brengen. 

Fossiele stroomribbels in situ, Marokko.

Erg kenmerkende structuren zijn bijvoorbeeld ook krimpscheuren. Krimpscheuren ontstaan als fijnkorrelig sediment in water is afgezet en vervolgens opdroogt. Dergelijke condities vind je maar in weinig afzettingsmilieus. De aanwezigheid van krimpscheuren zijn dus een heel duidelijke indicator voor zeer specifieke condities.

Fossiele krimpscheuren (foto E Vercammen)

Naast al deze kenmerken die heel duidelijk op het blote oog te herkennen zijn, zijn er ook andere eigenschappen van gesteentes die veel vertellen over het afzettingsmilieu. De chemische samenstelling van gesteentes is een in de geologie veel gebruikt aspect om het afzettingsmilieu van te reconstrueren. Een vrij voor de hand liggend aspect is bijvoorbeeld de aan- of afwezigheid van kalk. Over het algemeen wordt kalk gevormd door biologische organismen, wat betekend dat de aanwezigheid van kalk in gesteentes vaak duidt op productie door plankton en schelpdieren en dergelijke. Een andere chemische substantie die erg belangrijk is voor organismen is zuurstof. De afbraak van organisch materiaal is afhankelijk van de aanwezigheid van zuurstof. In de meeste afzettingsmilieus altijd voldoende zuurstof aanwezig, er heersen ‘aerobe condities’. In sommige gevallen wordt een afzettingsmilieu tijdelijk of langdurig gekenmerkt door de afwezigheid of beperkte beschikbaarheid van zuurstof, dit afzettingsmilieu is dan zuurstofloos of ‘anaeroob’. Aerobe afzettingsmilieus zijn te herkennen aan gesteentes met lichtgekleurde, bruine, rode, paarse of gele gesteentes. Deze kleuren ontstaan doordat zuurstof zich aan metalen verbindt (zoals bij roestend ijzer). Anaerobe afzettingsmilieus zijn vaak te herkennen aan donkergekleurde, zwarte of donkergrijze gesteentes. Omdat organisch materiaal nauwelijks wordt afgebroken in deze milieus zal zich organisch materiaal ophopen, dat de gesteentes donker kleurt. Een mooi voorbeeld van een gesteente dat in een zuurstofarm afzettingsmilieu is afgezet is steenkool. Anaerobische condities resulteren soms in uitzonderlijk goed bewaard gebleven fossielen. 

Sporenfossielen

De activiteiten van levende organismen laten doorlopend sporen na in de sedimenten waarin en waarop deze organismen leven. Soms blijven ook deze sporen zichtbaar in het gesteente. We spreken dan van sporenfossielen of ichnofossielen. Vaak gaat het om graafgangen of kruipsporen. Aangezien verschillende gravende organismen in verschillende milieus leven, wordt de aan- of afwezigheid van bepaalde ichonofossielen soms gebruikt om bijvoorbeeld waterdiepte te schatten. Wanneer het sediment voor fossilisatie door gravende organismen is verstoord, spreekt men over bioturbatie.