Diagenetic alteration of original high-Mg calcite crinoid skeletal material was achieved by reaction of the calcium carbonate with isotopically light meteoric water. The light δ18O values (−10.57 ± 0.74‰, PDB) are a reflection of the water source, whereas the δ13C values (−3.49 ± 2.63‰, PDB) are a consequence of the high reactive-organic-matter content in the sediments of the Brush Creek at Sewickley, Pennsylvania. High Fe (22 970 ± 30 440 ppm) and Mn (3760 ± 1450 ppm) contents suggest further that the diagenetic fluids were reducing waters that reacted with the crinoid ossicles in the shallow-burial marine and meteoric environments.Four different types of pyrite are found within crinoid ossicles. Framboidal pyrite, aggregate pyrite, and nanopyrite are generally found in the pores of the stereom. Micropyrite, which is present in the form of octahedral, dodecahedral, and pyritohedral crystals, and nanopyrite and aggregate pyrite replace the calcitic stereom. The degree of pyritization and the pore filling increase toward the outer periphery of the crinoid ossicles. Pyrite formation of the crinoid ossicles took place in two stages. In stage I, upon death, the crinoids disarticulated and were quickly buried. In this shallow sediment layer (1–10 cm) the pore water was both undersaturated with respect to calcite and oxidizing. This brought about oxidation of the organic tissue in the stroma of the crinoids and selective dissolution of the high-Mg calcite skeletons. With further burial in stage II, in the presence of reactive organic matter local iron was solubilized, marine sulphate was reduced to sulphide, and isotopically light carbon was produced by bacterial action. Reactive iron combined with sulphur to form framboidal and nanopyrite in the pores of the stereoms. With further burial the micropyrite formed in the crinoid ossicles. Termination of the pyritization process came about with depletion of the iron and (or) sulphur, and this process proceeded very rapidly under shallow-burial conditions while the crinoids resided in the microbial sulphate-reduction zone of the marine–phreatic environment.Fossils are preserved in different stages, with brachiopod valves preserved in their original low-Mg calcite mineralogy, whereas molluscs and crinoids show the complete trend from preserved aragonite and high-Mg calcite, respectively, to diagenetic low-Mg calcite. The preservation potential of fossils is closely linked to the thermodynamic stability of the skeletal carbonate in the presence of diagenetic fluids. Carbon/sulphur ratios support the assertion that Brush Creek sediments were deposited in normal marine waters and favour generally oxic redox conditions for Pennsylvanian seawater.

L'altération diagénétique du matériel squelettique des Crinoïdes, formé initialement de calcite riche en Mg, a été accomplie par la réaction du carbonate de calcium avec une eau météorique isotopiquement pauvre. Les valeurs faibles de δ18O (−10,57 ± 0.74‰, PDB) reflètent la nature même de la masse d'eau, tandis que les valeurs de δ13C (−3,49 ± 2.63‰ PDB) témoignent de la forte réactivité de la matière organique contenue dans les sédiments de Brush Creek, à Sewickley, en Pennsylvanie. Les teneurs élevées en Fe (22 970 ± 30 440 ppm) et en Mn (3760 ± 1450 ppm) indiquent en plus que les fluides diagénétiques étaient formées d'eaux réductrices qui réagissaient avec les plaques des Crinoïdes dans les milieux météoriques et marins d'enfouissement des hauts-fonds.La pyrite dans les plaques des Crinoïdes se présente avec quatre types différents. La pyrite framboïdale, la pyrite en agrégat et la nanopyrite occupent généralement les pores du stéréome. La micropyrite qui apparaït en cristaux de forme octaédrique, dodécaédrique et de pyritoèdre, la nanopyrite et la pyrite en agrégat remplacent le stéréome calcitique. Le degré de pyritisation et le remplissage des pores augmentent vers la périphérie externe des plaques des Crinoïdes. La formation de la pyrite dans plaques des Crinoïdes est apparue en deux stades. Au stade I, après la mort, les Crinoïdes furent démembrés et rapidement enterrés. Dans cette couche sédimentaire recouverte d'une mince lame d'eau (1–10 cm), l'eau des pores était oxydante et sous-saturée par rapport à la calcite. Ce qui a engendré une oxydation du tissu organique dans le stroma des Crinoïdes et la dissolution sélective des squelettes de calcite riche en Mg. Au stade II, caractérisé par un enfouissement plus profond en accompagné de matière organique réactive, il y a eu localement solubilisation du fer, le sulfate marin fut réduit à l'état de sulfure et l'action des bactéries a produit le carbone isotopiquement pauvre. Le fer réactif s'est combiné au soufre pour former la pyrite framboïdale et la nanopyrite dans les pores des stéréomas. La micropyrite dans les plaques des Crinoïdes est apparue au cours de l'enfouissement à plus grande profondeur. C'est la disparition du fer et (ou) du soufre qui a mis fin au processus de pyritisation, et cet événement est survenu très rapidement sous des conditions peu profondes d'enfouissement, alors que les Crinoïdes résidaient en milieu phréatique marin dans la zone microbienne réductrice du sulfate.On reconnaît différent stages de préservation des fossiles, d'abord les valves des Brachiopodes préservées avec leur minéralogie initiale formée de calcite pauvre en Mg, tandis que les Mollusques et les Crinoïdes préservés montrent une tendance complète de remplacement de l'aragonite et de la calcite rich en Mg, respectivement, par la calcite diagénétique pauvre en Mg. La préservation potentielle des fossiles est liée très étroitement à la stabilité thermodynamique du squelette de carbonate en présence de fluides diagénétiques. Les rapports carbone/soufre appuient l'hypothèse que les sédiments du Brush Creek ont été accumulés dans des eaux marines normales, et ils témoignent des conditions généralement oxydo-réductrices de l'eau de mer au Pennsylvanien. [Traduit par la revue]