古生物學的研究對象是化石。對化石的研究包括野外和室內兩個階段。野外階段主要是采集標本和收集觀察資料。采集和觀察總的要求是量多質好，具體要求隨研究任務而定，例如作生物地層研究，就要求選擇良好剖面，逐層尋找和采集化石，同時進行測量，逐層觀察并記錄巖性和化石產出情況，同時對巖石、化石標本進行編錄包裝。如果是作古生態研究，除一般生物地層工作外，還要著重觀察收集古生物的分布、埋葬、群落結構等資料，往往要在野外進行定量的采集和觀察并多作素描和照相。室內階段包括對化石的鑒定描述和專題研究。鑒定描述包括磨制、修理、鑒定、照像、描述等一系列程序,所使用的分類法和描述程序與生物學相同,命名法（二名法、優先律等）也遵循“國際動（植）物命名法規”的規定。在此基礎上，再進行某一學科方向的專題研究。

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