遗迹学作为研究地史时期生物活动在其底质所遗留痕迹的科学,在生物习性、沉积环境、能源勘探等领域发挥了重要的作用。如今,国内遗迹学的研究整体还处于定性描述层面,相对缺乏数学量化概念的引入。幸运的是,该现象在现阶段已经逐步发生改变,越来越多的遗迹学家开始涉足遗迹学量化研究领域,使得分形几何理论在遗迹学领域逐步得到应用。在生物造迹行为满足尺度不变属性的基础上,本次工作依据新近出现的分形拓扑理论,一方面对常见遗迹化石Chondrites的分形拓扑特征进行了剖析,首次将分形拓扑理论引入到遗迹学之中。另一方面,结合华北西南部太原组遗迹化石Zoophycos的结构特征,我们提出一种复杂造迹行为的定量描述方法。首先,建立了Zoophycos遗迹化石的分形拓扑结构。随后发展了一种量化复杂造迹行为的分形维（D）模型并再现了D时空演化趋势。最后,结合地化测试数据δ¹³C分析了D同古水深及底质特征的关系,结果表明D随着古水深的增大而增大,随着底质固结程度的增强而减小。不仅如此,本研究还从自仿射的角度结合广义分形拓扑定义将单一遗迹化石的分形维模型扩展到复杂生物扰动强度的计算过程,为生物扰动构造的量化分级研究提供了理论方法,也进一步为后续扰动储层物性的量化研究奠定了基础。综上所述,本文研究揭示了遗迹化石的尺度不变特征在机理层面的理解,做到了属种级别的遗迹化石的定量分析,表明了造迹行为的分形维数能够成为反演古环境的关键参数,为古环境的追溯以及生物扰动的量化分级提供更为全面的证据。通过本文的研究,以期能为数字遗迹方向提供指引。