地球が誕生したのは今からおよそ４５億年前と言われて、その地球上に最初の生命が誕生したのが３５億年前くらいのことと考えられています。
以来、今日までに数え切れない程多くの生物が誕生し、あるものは進化し、また、あるものは退化し、全滅したのも少なくありません。
このように過去にどのような生物がいて、どのように変化していったのかなどを教えてくれるのが化石です。
化石を含んでいるの地層を地球の歴史を記した本に例えれば、化石はその本の中に印刷された活字にあたり、過去に起こった地球上の出来事、あるいは化石が生育してしていた当事の環境などを伝えてくれます。
化石は、呼んで字の如く、過去の生物が石に化けたものが多いのですがシベリアで氷の中から発見された冷凍のマンモスも立派な化石です。
つまり、『地質時代に生きていた生物が残したもの』を化石と呼んでいます。
したがって、生物そのものではなくとも、恐竜が残した足跡、かにやえびが住んでいた巣穴も化石と呼んでいます。

木の葉石が含まれている地層を『塩原湖成層』と言います。
つまり、この地層は湖の中で推積したのです。
今から数千年前、塩原町の南にある高原火山が噴火し、その火山噴出物によって川がせき止められて湖ができました。
その大きさは、東西に約６km、南北に３kmの三日月型をしており、地質の専門家の間では『塩原化石湖』と呼んでいます。
この湖の周囲の山々には、やがて木々が生い茂り、秋になると落ち葉や木の実などが泥と共に流れ込んで湖底に静かに積もりました。
また、湖やその周辺に住んでいた魚、カエル、昆虫なども死ぬと湖底に沈み、川から運ばれてきた泥や、時折噴火する火山から噴出した灰などに覆われました。
このような堆積が繰り返し、くり返し行われて厚い地層になりました。
地表に積もった落ち葉はバクテリアによって分解されて土に戻ってしまい、元の形は残りませんが、地層に覆われた落ち葉は密閉されて朽ちることなく、昔のままの形で残りました。
そして長い間に地圧などによって地層が固まり、化石になりました。その後、塩原化石湖の東の端にあった水の出口が次第に削られて水位が下がり、現在のように塩原湖成層を見ることができるようになりました。

植物は環境や生活に対して比較的敏感ですから、地球所に生育している植物は、大陸によって異なっているし、熱帯、温帯、寒帯でもそれぞれ違っています。
地球全体から見れば非常に狭い日本の国だけを例にしても、北海道と沖縄では生育している植物の種類が変われば、それらと同じ植物が生育している現在の環境と比較して、過去の環境を推定できるわけです。
木の葉化石園から出る植物化石は、図版で見られるように、現在の植物と区別できない程形がよく似ていますし、現在の地球上から姿を消してしまった、いわゆる絶滅種が見当たらないことなどから、化石になった植物が生育していた時代は、新生代第四紀洪積世と言う、地球の歴史から見ると非常に新しい時代であることが分かりました。
また、淡水に住んでいたウグイ、蛙、ヤゴ、珪藻、金魚、モなどの化石を産し、木の葉の化石も、川の流れや、波の立たない、水の動きが静かなところに堆積したことを示すように、地層の面に平行になっていること、海に住む生物の化石が全部含まれていないことから、化石が堆積した場所が湖であったことも明らかに成りました。
さらに、出てきた植物化石の種類は現在の関東地方における温帯下部から暖帯上部の植物組織とよくにています。
産出した約190種の化石の大部分の種類は、塩原周辺の高原山、富士山などでも現在が見ることができます。
当時、塩原化石湖周辺も現在の塩原と同様、初夏の新緑と秋の紅葉が美しかったものと思われます。