In sommige gevallen zijn de mineralen in kristallijne vorm zichtbaar in een fossiel. Dit kan komen door rekristallisatie van het materiaal in het fossiel, of doordat er kristallen zijn gegroeid in een holle ruimte.

Deze gastropode is helemaal opgevuld geraakt met kwarts. Collectie F. Lerouge. 

Stuk fossiel koraal waarvan de oorspronkelijk massieve binnenkant geheel is gerekristalliseerd. De buitenkant van het koraal is intact gebleven. Collectie H. Zevenberg.

In sommige gevallen is het oorspronkelijk materiaal vervangen door minder voor de hand liggende mineralen. In de Midden Miocene afzettingen van de 'Broken Cliffs' locatie in het zuid Australisch River District, de schaal van mariene schelpen is vervangen door gips. Gips is op zich niet zo zeldzaam, maar deze manier van fossilisatie is dat wel. 

 Gastropode Livonia hannafordi (McCoy, 1866) van de Broken Cliffs locatie, volledig omgezet naar gips. Collectie C. Ah Yee.

Fossielen worden meestal massief opgevuld door sediment waardoor er geen ruimte overblijft. Soms blijft de ruimte echter hol of wordt het fossiel slechts gedeeltelijk opgevuld. Door afzetting van opgeloste mineralen uit het grondwater kan gedurende de geologische tijd langzaam kristallisatie plaatsvinden. De wanden van de holte worden hierdoor bekleed met kristallen. Afhankelijk van de geologische omstandigheden is dit meestal Calciet, maar Kwarts komt ook voor.

 Ceratiet waarvan de buitenste holtes zijn opgevuld met sediment, en de binnenste kamers gedeeltelijk zijn opgevuld met kristallen.

Als de kristallisatie na verloop van tijd stopt blijft een gedeeltelijk opgevulde ruimte over die later als geode kan worden gevonden. De meeste geoden zijn echter van vulkanische oorsprong. Geopetals zoals geoden in fossielen genoemd worden zijn relatief zeldzaam. Als de kristallisatie doorgaat zal de holte na verloop van de geologische tijd volledig opgevuld raken. Individuele kristallen zijn dan meestal niet meer als zodanig herkenbaar.

Fossielen met een schelp of schaal die maar kleine openingen hebben hebben de meeste kans om niet opgevuld te raken met sediment, en daardoor de meeste kans op kristalgroei in de holte. Kristalgroei komt relatief vaak voor in de cephalopoden (Orthoceren, Goniatieten, Ceratieten, Ammonieten), de binnenkant van een zee-egel, brachiopoden en bivalven. Deze fossielen moeten levend of snel na de dood begraven zijn geraakt om hol te kunnen blijven.

Deze zee-egel is gedeeltelijk opgevuld met calciet kristallen. Collectie H. Zevenberg.

Geologen zijn erg blij gedeeltelijk opgevulde holtes in fossielen. Ook al is later de rest van de holte opgevuld door kristallisatie is het opvullingsvlak vaak nog goed herkenbaar. Hieraan kan namelijk in het veld worden afgelezen wat de bovenkant en de onderkant van betreffende laag is geweest. Gedeeltelijk opgevulde holtes in fossielen in een sediment is een zogenaamd top-bottom criterium. Lagen zijn uiteraard altijd min of meer horizontaal afgezet, maar door tektoniek kunnen lagen rechtop komen te staan, of zelfs op de kop. Daarom is het erg van belang te weten wat boven en onder is in een laag. Het uitgangspunt is altijd dat het opvullingsvlak in de holte min of meer horizontaal is geweest en dat het opgevulde gedeelte zich aan de onderkant bevindt.

Met dank aan C. Ah Yee (Aussiefos) voor zijn bijdrage aan deze pagina.