Bei einem Karbonatit handelt es sich um ein magmatisches bzw. vulkanisches Gestein auf Basis von Karbonatmineralen. Der Anteil dieser Mineralien beträgt mehr als 50 Volumenprozent, während das Karbonatit stark an Siliziumdioxid untersättigt ist. Daher bezeichnet man diese Gesteine auch als ultramafisch. Karbonatit enthält weniger als 20% Si02. Wichtige Karbonatminerale sind Calcit, Aragonit, Siderit, Malachit, Gregoryit.
Je nachdem, welche Karbonatminerale vorherrschen, kann man die Karbonatite in verschiedenen Varietäten unterscheiden:
- Calcitkarbonatit: Hauptmineral ist Calcit, das auf Calcium basiert.
- Ferrokarbonatit: mit den eisenhaltigen Mineralen Ankerit oder Siderit als Hauptmineral.
- Natrokarbonatit: Hauptminerale sind Natrium-, Kalium-, Kalzium-Karbonate.
- Dolomitkarbonatit: Hauptmineral ist magnesiumreiches Dolomit.
Auffällig ist, dass Karbonatite viele inkompatible Elemente enthalten. Dazu zählen Strontium, Barium, Caesium und Rubidium sowie das Element Phosphor und die Leichten Seltenen Erden. Als inkompatible Elemente werden in der Mineralogie Elemente bezeichnet, die aufgrund der Ionenradien und ihrer Ladung nicht in das Gitter normaler Kristalle eingebaut werden können. Inkompatible Elemente werden nicht nur in Karbonatiten eingebaut, sondern oft in Pegmatiten, die wegen ihres außergewöhnlichen Mineralbestands bekannt sind und zahlreiche Lagerstätten bildeten.
Unterscheidet man Karbonatite nach ihren Entstehungsprozessen, kann man sie in primäre Karbonatite untergliedern und in solche, die aus carbothermalen Residuen entstanden sind. Letztere bilden sich aus relativ kühlen Fluiden, die an Kohlendioxid, Wasser und Fluor angereichert sind. Die primären Karbonatite sind magmatischen Ursprungs und kommen zusammen mit Nepheliniten, Melilithiten und Kimberliten vor. Die Kimberliten bilden sich in vulkanschlotähnlichen Pipes und sind als Lagerstätten von Diamanten bekannt. Außerdem kommen primäre Karbonatite vergesellschaftet mit spezifischen, durch partielles Aufschmelzen entstandenen silikatischen Mantelmagmen vor.
Vor kurzem wurde von Forschenden der Universität Münster entdeckt, dass kalziumreiche Karbonatite tatsächlich auch durch Entmischung eines silikatischen Magmas entstehen können: in einem Haüyn-Kristall vom Laacher-See-Vulkan in der Vulkaneifel wurden mikroskopische Fluideinschlüsse eines Karbonatits entdeckt. Diese Erkenntnis kann zwar nicht 1:1 auf die Natrokarbonatit-Lava des Vulkans Ol Doinyo Lengai übertragen werden, liefert aber einen weiteren Hinweis darauf, dass auch dort die seltene Lava-Art durch Entmischung eines basaltischen Magmas aus dem Erdmantel entstanden sein könnte. 