Processo petrogenetico che comporta la parziale o totale trasformazione chimica delle rocce, con sostituzione e rimpiazzamento di alcuni composti. La m. è imputabile alle attività che soluzioni fortemente concentrate in taluni ioni svolgono su aggregati mineralogici preesistenti, determinando reazioni chimiche che si dicono di doppio scambio quando l’introduzione di ioni entro i composti soggetti a m. causa la rimozione e l’allontanamento di altri, di specie diversa. I fattori che regolano un processo metasomatico vanno individuati soprattutto nella pressione e nella temperatura, oltre che nei potenziali chimici relativi alle sostanze che entrano in gioco durante le reazioni e nella mobilità delle soluzioni ioniche circolanti. Nelle rocce sedimentarie la m. è particolarmente attiva durante la diagenesi, soprattutto in presenza di acque circolanti; a queste azioni sono per es. ascrivibili i processi di silicizzazione, dolomitizzazione e dedolomitizzazione dei sedimenti.
Molto diffusi sono i fenomeni metasomatici provocati da fluidi mobilissimi ricchi d’acqua, tra i quali vanno annoverati gli agenti volatili presenti nei magmi (m. pegmatitica, pneumatolitica, idrotermale). Frequenti sono infatti i casi di trasformazioni chimiche operate su rocce ignee dalle fasi volatili disciolte nello stesso magma dal quale tali rocce derivano: si hanno così processi di autometasomatosi quali, per es., l’argillificazione della pasta vetrosa di alcune lave; la sericitizzazione e la muscovitizzazione di feldspati alcalini; la cloritizzazione di biotite ecc. I processi di sostituzione metasomatica possono raggiungere aspetti dimensionali talmente vistosi da delineare un fronte (fronte metasomatico) la cui avanzata è capace di trasformare chimicamente larghe porzioni di massicci cristallini. Tra i più appariscenti e di notevole interesse petrogenetico per i problemi che gli sono collegati, è il fronte della granitizzazione, essenzialmente feldspatico-quarzoso, al quale consegue l’arretramento di un fronte basico, di norma testimoniato dalla presenza di cordierite.