在元素週期表的基礎上，結合元素的自然組合及各種地球化學特徵，對化學元素進一步的分類。它反映瞭化學元素在自然界的分佈規律及其相互間的共生組合特徵與其原子結構的密切關係。元素的地球化學分類較多，被廣泛採用的是V.M.戈爾德施密特及A.H.紮瓦裏茨基的分類。
戈爾德施密特的分類是以其地球起源和內部構造的假說為基礎的，他根據化學元素的性質與其在各地圈內的分配之間的關係，將元素分為4個地球化學組，如圖1所示。①親石元素，離子最外層層具有2個或8個電子，呈惰性氣體型穩定結構，與O、F、CL親合力強，多組成氧化物或含氧鹽，特別是矽酸鹽，形成大部分造巖礦物，並主要集中在巖石圈；②親銅元素，離子最外層具有18個電子的銅型結構，與S、Se、Te親和力強，多形成硫化物和復雜硫化物；③親鐵元素，離子最外層具有8～18個電子的過渡型結構，與O及S的親和力均較弱，主要集中在地球深部的鐵鎳核中；④親氣元素，為惰性氣體，呈原子或分子狀態集中在地球的大氣圈中。此外，戈爾德施密特還劃分出親生物元素，這些元素多富集在生物圈中。
紮瓦裡茨基的分類能夠從原子結構這一最本質的原因去理解元素在自然界的分佈與組合規律。按這種分類，化學元素被分成12族（圖2）：
①氫族；②造巖元素族（Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Rb、Sr、Cs和Ba）；③惰性氣體族（He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn）；④揮發分元素族（B、C、N、O、F、P、S、Cl）；⑤鐵族（Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni）；⑥稀土稀有元素族（Sc、Y、Zr、Nb、TR、Hf、Ta等）；⑦放射性元素族（Fr、Ra、Ac、Th、Pa、U等）；⑧鎢鉬族（Mo、Tc、W、Re）；⑨鉑族（Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt）；⑩硫化礦床成礦元素族（Cu、Zn、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Au、Hg、Tl、Pb等）；⑪半金屬元素族（As、Sb、Bi、Se、Te、Po）；⑫重鹵素元素族（Br、I、At）。
除瞭上述這些系統的分類外，還有根據特定的地質作用對元素進行地球化學分類的。如在描述巖漿分異結晶作用或部分熔融過程中，把進入結晶相或殘留相的稱為相容元素，而進入熔體相的稱為不相容元素等。
參考書目
南京大學地質學系編：《地球化學》（修訂本），科學出版社，北京，1979。
趙倫山、張本仁編著：《地球化學》，地質出版社，北京，1988。