生物化石，尤其是植物孢粉化石和動(dòng)物小個(gè)體化石——牙形石，都是的地溫計(jì)。這些化石中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，具有隨地層溫度升高而碳化度增加的特點(diǎn)。這樣的化石在顯微鏡下會顯示出不同的顏色。一般溫度高，碳化度也高，顏色就深，反之顏色就淺。這些化石的顏色就會告訴我們古地溫。

礦物地溫計(jì)沉積巖中常有自生的粘土、沸石和硅酸鹽礦物。這些自生礦物從沉積到成巖過程中，受物理因素的控制。如粘土礦物，會在不同地溫下轉(zhuǎn)換成不同的物質(zhì)；沸石的結(jié)晶順序也會隨地溫的升高發(fā)生變化；硅酸鹽礦物中的二氧化硅層的間距隨地溫升高而不同。從這些自生礦物在不同地溫下的各種變化也可推測出古時(shí)的地溫。 [1] 有機(jī)質(zhì)地溫計(jì)遍布各類巖石中的固態(tài)有機(jī)質(zhì)微粒之——鏡質(zhì)體，會隨溫度的升高，相應(yīng)改變其排列結(jié)構(gòu)，從而使其對光線的反射率發(fā)生變化。鏡質(zhì)體的反射率與溫度形成直線關(guān)系，通過對鏡質(zhì)體反射率的分析，就可得知當(dāng)時(shí)的地溫。煤階地溫計(jì)在成煤過程中，隨地層溫度升高、煤化作用增強(qiáng)，便形成不同的煤階。由已發(fā)現(xiàn)的煤階便可推算出地層經(jīng)歷過的占地溫。甲烷氣體地溫計(jì)沉積巖中還含有天然氣，這些天然氣中都含有甲烷氣。甲烷（CH4）中的碳有兩種穩(wěn)定的碳同位素，即碳十二和碳十三。而地溫變化可引起同位素分餾。低溫下，碳十二的比例大；高溫時(shí)則碳十三比例大。這兩種同位素含量的比值就構(gòu)成了靈敏的地溫計(jì)。