Карбонатизация — геологический процесс, связанный с замещением окаменелостей минералами-карбонатами (обыкновенно кальцитом).
Стоит отметить, что кальцитовые раковины, как правило, не испытывают сильных изменений химического и минерального состава. Однако при перекристаллизации скелета мелкие кристаллы кальцита могут замещаться на более крупные и первичные микроструктуры частично или полностью разрушаются. Арагонитовые же скелеты (раковины моллюсков, полипняки кораллов и так далее) обычно замещаются более устойчивой модификацией карбоната кальция — кальцитом.