高氟地下水形成机理研究是基于水文地球化学微环境进行的，提出了多类型分析法和水化学相图分析法。
1.多类型分析法
多类型分析法是基于协同学理论提出的，所谓“类型”是指水文地球化学微环境中，各种化学组分按相对恒定的比例组合在一起，形成的多状态组合。这种观点又被称为多态理论。据此理论按照改进的布罗茨基分类法进行水化学类型划分，共划分出98种水型，得出结论：
（1）氟离子可以存在于多种地下水类型中；
（2）氟离子浓度在不同类型中会有一定差异；
（3）在具有相同氟离子浓度的不同水化学微环境中，简单氟离子与配合形式的氟离子所占的比例是不同的；
（4）决定各水化学微环境的氟浓度和离子不同比值的，可以由主导性的化学反应决定，也可以不存在主导性的化学反应，而是多个化学过程耦合的结果，如多级化学反应。
2.水化学相图法
水化学相图分析法的实质是把每一个水样视为一个类型。类型由钙的毫克当量浓度、钠的毫克当量浓度、矿化度、pH等状态值构成。本次工作测量的所有水样都落在图7-6中从①～⑧共8个相空间内。在包络线内侧，⑥～⑧三个相空间要比③～⑤相空间出现高氟地下水的概率大。从③～⑤相空间以及从⑥～⑧相空间，高氟地下水出现的频率呈增加的趋势，而同样，矿化度也呈增加的趋势。通过研究解决了如下问题：
（1）在何种水化学微环境中可能出现高氟地下水，什么条件下出现中低氟地下水，以及它们出现的概率，何种化学背景下高氟地下水的出现具有明显的随机性；
（2）导致高氟地下水和中低氟地下水高发是否由主导性化学反应控制的，这些主导分别是什么；
（3）在pH为6.7～8.4时，地下水中的氟在哪些微环境中以简单离子为主，哪些微环境中简单氟离子和配合物氟离子共存。