地球化学作用（geochemical process），理学-地质学/地质资源与地质工程-地球化学-有机地球化学-石油地球化学-地球化学作用，在地球系统的大气圈、水圈、岩石圈和生物圈层内部和各圈层界面之间，化学物质的组成、形态、分布和含量变化机制的化学反应过程。研究地球化学作用可揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律。大气圈层地球化学作用主要是指氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氮气、甲烷、氨气以及惰性气体在地球内部-大气层-水层-生物层-散逸层的组成演化和相互反应的化学过程。水圈的地球化学作用主要包括矿物成分在不同的pH和Eh条件下的转化、溶解、沉淀的化学反应。岩石圈地球化学作用主要包括地下高温高压以及表生风化作用下的矿物熔融、结晶、交代和溶蚀等地球化学作用过程。生物圈地球化学作用包括分布在表面和表面附近，以及水底到海拔200米以上的范围和岩石面以上云层中的所有生物，对地壳中化学元素的分布、迁移和富集的地球化学作用。