自然电势（natural potential），理学-地球物理学-地球电磁学-地电学-地电场，在地壳中的地质、地球物理条件下，由物理化学作用产生的天然局部性稳定电势。液体中分子与离子会发生扩散，比如把墨水滴入水中，颜色范围就会逐渐扩大，即使同一种液体，由于浓度不同也会发生高浓度向低浓度的扩散。从化学实验中知道，当浓度不同的氯化钠盐水用渗透性膜隔开时，会发生扩散，即高浓度盐水中的离子穿过渗透膜移向低浓度盐水。然而，钠离子和氯离子的迁移率是不同的，氯离子的迁移率大于钠离子。于是，在渗透膜的低浓度一侧负离子增多，呈现负电荷；而高浓度一侧正离子增多，呈现正电荷。此时，若把连接电势计的两个电极分别放到高浓度和低浓度溶液中，则可观察到电势计指针的变化，这种由于扩散作用产生的自然电势称扩散电动势。油气井中，砂岩地层孔隙中通常饱含盐水，其氯化钠浓度常常高于井内钻井液的盐浓度，因此，在正对砂岩地层处，井壁钻井液一侧呈现负电荷，而砂岩地层呈现正电荷。由于离子扩散而引起自然电势只是产生自然电势的一种原因，由于吸附、压差、氧化还原等原因也会引起自然电势。在石油勘探中，主要是扩散、吸附产生的自然电势。