地表化學元素的含量水準、貯存狀態、遷移強度、迴圈特徵及其引起的生物效應按一定方向有規律分化的現象。
分異規律 化學地理分異是在巖石、地貌、氣候、水文、生物等自然要素和人為因素的綜合作用下形成的，其規律表現為地帶性和地區性。
地帶性 是化學地理分異的基本規律，各自然地帶都有其獨特的化學地理特徵：
① 苔原地帶。氣候嚴寒，發育碎屑風化殼。水土呈酸性反應，還原條件占優勢，有機殘渣分解緩慢，腐殖質豐富，可溶性營養元素缺乏。景觀標型離子為H+，景觀地球化學對比性差。
② 泰加林地帶。氣候寒冷濕潤，發育矽鋁風化殼。水土呈酸性反應，淋溶強烈，Ca和其他礦物營養元素缺乏，腐殖質豐富，泥炭沼澤分佈廣泛，可能流行Ca、Cu、Co、I、F、Se等元素缺乏的生物地球化學地方病。景觀標型元素（見景觀地球化學標志）為H、Fe、Mn等。
③ 落葉闊葉林地帶。氣候溫暖濕潤，發育矽鋁風化殼和碳酸鹽風化殼。水土呈中性或弱酸性反應。通常，礦物營養元素的含量適中，但在自成景觀中可能出現 I、F、Se等元素缺乏的生物地球化學地方病。在碳酸鹽風化殼上，景觀標型元素為Ca。
④ 草原地帶。氣候幹燥，發育碳酸鹽風化殼和含鹽風化殼。土壤有機殘渣分解和礦物風化較快，水土呈中性或堿性反應。自成景觀的標型元素為Ca。礦物營養元素充足，從屬景觀堆積可溶性鹽(NaCl、Na2SO4等)。景觀標型元素為Na、Cl、S等，可能出現F、B、As、I、硫酸鹽過剩而引起的中毒性生物地球化學地方病。景觀地球化學對比性強。
⑤ 荒漠地帶。氣候極端幹旱，發育碎屑風化殼和含鹽風化殼，廣泛分佈沙漠、戈壁、鹽堿灘。化學元素的水遷移極弱而大氣遷移較強。自成景觀的標型元素為Ca，從屬景觀標型元素為 S、Na等。可能出現B、F、Na、硫酸鹽過剩引起的中毒性生物地球化學地方病。
⑥濕潤熱帶。氣候高溫多雨，發育富鉛風化殼和富鐵鋁風化殼。生物循環迅速，有機殘體分解和礦物風化強烈，景觀中Na、K、Mg、Cl、S等易遷移的元素淋溶流失，而Fe、Al的三氧化二物相對富集。自成景觀可能出現I、F等元素缺乏的生物地球化學地方病。景觀標型元素為H、Al、Fe、Mn等。
地區性 主要是由巖石、地貌和人為因素引起的。
①地殼的基本構造單元──地臺、地槽具有不同的地球化學特征。地臺上沉積巖占優勢，地球化學條件較簡單，物質組成較單一，硫化礦床缺乏，而地槽地區的地球化學條件十分復雜，具有各種各樣的單元景觀。在火山、礦床、礦泉地區形成元素過剩的生物地球化學省常常流行 F、Mo、Cu、Tl、Se、Ni、Hg、硫酸鹽等中毒性的生物地球化學地方病。在礦區，水土和巖石的元素組成和含量呈有規律的分異：礦床→分散暈→背景區。巖石化學成分對景觀(土壤、水體、風化殼等)的地球化學特征有明顯的影響。在厚層黃土、石灰巖、花崗巖上形成單巖景觀，而在有大量礦脈入侵的花崗巖、下伏石灰巖的冰磧物等形成多巖景觀。在泰加林地帶內，碳酸鹽巖和非碳酸鹽巖的地區，景觀地球化學特征差異明顯。
②地貌是地表元素遷移累積、重新分配的重要影響因素，並且在很大程度上決定自成景觀和從屬景觀（見地球化學景觀）基本輪廓的形態。地勢起伏的山地，沖刷剝蝕作用強烈，易遷移的元素淋溶流失，而地勢低窪的盆地、平原則為元素堆積富集地區。特別是在幹旱半幹旱地區，山地引起化學地理分異是十分明顯的。例如，在中國吉林省伊通河流域和新疆奎屯河流域，從山嶽到山前平原，地表元素(F、I、As)有規律地從淋溶到累積，依次出現I、F缺乏性地方病和F、I、As中毒性地方病。
③人類社會活動也是地表元素集散的原因之一。人類通過采礦、冶煉、加工等生產活動把一些在地下礦床中富集的元素分散開來，把另一些在地下礦床中分散的元素富集起來。通過農業、醫療衛生措施，使本來缺乏某些元素的地方得到補足。工業“三廢”污染造成一些地區的元素過剩。大氣污染（見地理環境污染）形成的酸雨可以加速化學侵蝕，改變生物地球化學循環。
研究意義 化學地理分異是地理環境的地域分異的重要表現之一。化學地理分異規律是化學地理區劃及其綜合制圖的基礎。研究化學地理分異規律對於認識區域和全球的化學地理結構、評價化學地理環境、查明生物地球化學地方病和動物化學生態變異的原因及其地理分佈、擬定化學地理環境改良措施等都有重要意義。