生物的坚硬部分物理性质和化学性质因多由矿物质构成较稳定，这些矿物质在地下发生改变并重结晶，久而久之会变得比原来更加坚硬。身体内的较软的组织则会分解形成空洞，不过就在空洞产生的同时，带着矿物质的地下水会填充进来，这些矿物质经沉积后形体了生物体中的其它部分。
　　石化过程的石化作用主要为：
　　1.矿质充填作用或过矿化作用  地下水携带的矿物质成分填充在疏松多孔的硬体组织之中或硬体组织之间的空隙，使原来的组织更为致密并加重，而原组织结构未发生变化。如有孔虫、蜓、珊瑚和腕足动物硬壳或钙质骨骼间被碳酸钙质或泥质、砂质、硅质等所充填。脊椎动物骨骼中的孔隙被充填；
　　2.炭化作用或升馏作用  一般发生在具碳水化合物的有机质硬体骨骼及植物叶或叶状体中，在地层的压力和地热增温作用的影响下，有机物中的易挥发成分被升馏，仅留下稳定的炭质薄膜。例如炭化的植物叶或叶状体化石、笔石、某些节肢动物的外壳、昆虫的翅。在琥珀昆虫化石中，也有相当多的一部分，由于在松脂中原来含有的水分和松节油等挥发成分升馏而变为琥珀时，使被包裹的昆虫的水分及有机成分也同时蒸腾，而形成炭质薄膜附于包围昆虫的空腔的壁上；
　　3.置换作用或交代作用  通常发生于携带矿物成分的地下水与生物硬体之间，原来硬体组织被溶解的速度与地下水带来的矿物质的填充速度相等而且在分子间进行交代的情况下，原来的生物结构包括细胞组织的轮廓等都清晰可见。最常见的是硅化木，它是由二氧化硅交代了原来的细胞而形成的。其他矿物质如方解石、白云石、黄铁矿、赤铁矿等作为交代物而进行交换作用，被称为钙化、黄铁矿化和赤铁矿化作用。至于溶解速度大于交代速度时，则矿物质只能填入溶解后的空腔，而形成模铸化石。
　　象 牙 化 石
　　博乐市出土象牙化石。
　　2004年9月11日12时，农五师工程团职工于小方在博尔塔拉河段北油脂化工厂南300米处的沙石料厂采挖石料时，在离地面9米深处的沙石中发现象牙化石。
　　博州森林公安局在接到反映电话后，前往并了解了象牙的发现过程，并积极向中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和新疆师范大学的专家取得联系。
　　此次发现的象牙化石长约130厘米（弯曲），表面呈乳黄色，纹理清晰，横截面白色。由于在采挖过程中不慎现已断成三节和部分碎片，估计该象牙完整时的长度约在160—170厘米左右。
　　据资料初步查证，该象牙化石属猛犸象，属于2—3岁的幼象，生活于更新世冰河时期，距今约200万年，在我国发现于东北、内蒙古和甘肃。猛犸象属于兽亚纲真兽类的长鼻目真象亚目，它是最大的陆生动物，有一长鼻和一对大象牙，四肢粗状，脚短宽，是现代亚洲象和非洲象的祖先。在新疆发现尚属首次。
　　象牙化石的发现不但丰富了此类研究，将其分布范围首次北扩至新疆，对博乐市的旅游资源开发和社会地理的研究有重大意义，而且对探究当时中国西北的地理和气候环境变迁有着重要的参考价值。