B.W.Smee(1979)经过对冰湖沉积物中离子迁移距离的研究，曾作了一系列详细的计算，确定了多种金属正离子、负离子和氢离子(H+)的扩散速率，以及这些离子在8000年的时间内穿过湖积粘土的总的扩散距离。计算表明，扩散速度最快的H+可在8000年中透过沉积物扩散20多米，其他阳离子(Na+、K+、Mn2+、Fe3+、Cu2+)在同样长的时间内运移距离一般小于3m。Smee因此得出结论：扩散作用不可能在厚度大于5m的冰后期覆盖层中形成异常(Smee，1983)。据 Jackson(1995)研究结果，在厚达45m的冰川覆盖层上存在空间上与地下矿体相关的酶浸析异常，在其他一些地区也发现，在厚度大于30m的冰川覆盖层上方也存在多元素选择性浸析异常，异常与地下矿体在空间上有密切的对应关系，表现为矿体正上方的顶端异常或矿体周边的双峰异常。因此，就加拿大大多数冰川沉积的年代来看，扩散速度太慢，离子不可能在这么短的地质历史时期内穿过厚(＞20m)覆盖层而在地表形成异常。Goldberg(1998)在俄罗斯科拉半岛橄榄岩中的Cu-Ni矿床上，曾用CHIM和MPF方法在地表的物质中探测到Cu、Ni和Co的MWBE(mobile and weakly bounded forms of elements)异常，围岩被厚约100m的冰碛层覆盖。冰碛层的年龄大约为10000年，所以活动金属元素的迁移速度应该不小于1cm/a。这一值大大超过了用扩散系数所观测的速度值，MWBE异常的形成并不是扩散作用引起的。许多事实表明，用扩散迁移机制解释厚覆盖层元素异常是行不通的。
图4-6 新疆210金矿地电化学异常剖面图
1—第四系全新统(Qh)洪积风积、冲积砂、细砂、湖沼粘土及淤泥；2—第四系更新统(Qp)洪积砂砾及粘土；3—矿体
而电化学场中带电离子的迁移速率可远远超过简单的化学扩散速率，其计算公式如下(Glasstone and Lewis，1960，p.445：Webber，1975)：
u=(λ+/F)·(V/d)
其中，u为离子迁移速率(cm·s-1)，λ+为离子导电性(Ω-1·cm2)，F为法拉第常数(96500 C/mol)，V为电位差(V)，d为距离(cm)。离子导电性随离子种类而变化。大多数主要离子具有相似的导电性，数值范围为50～70(Ω-1·cm2)。只有H+例外，其离子导电性为350 Ω-1·cm2。图4-8所示为H+和某假定负离子X-(λ+=60)理论上的离子迁移距离，它是覆盖层厚度的函数。
使用的电压差是300mV。矿体与地表间的电压差大于或等于300mV这一数值的情况是常见的(Bolviken和Logn，1975；Pflug等，1996)。图4-8 表明，由于自然电场的作用，H+和其他离子有足够的时间沿电化学氧化还原梯度带迁移到厚达30m的覆盖层地表。对H+来说最低只要10mV，而X-最低只要60mV的电压差，就足以使它们在8000年的时间内穿过30米厚的覆盖层而迁移到地表。
Govett(1976)、Bolviken and Logn(1974)提出引起矿体上方的单峰异常(即顶端异常)和矿体侧部的双峰异常(即“兔耳”状异常)的解释机制，认为这些异常模式是在自然电位的作用下离子运动引起的(图4-9)。Govett等(1976)认为，H+浓度顶端异常是导体受局部氧化产生的H+向上持续扩散引起的；“兔耳”状异常出现于矿体侧部附近离子流线的交汇处，此处离子密度最高，因此元素浓度最大。
图4-7 山东招远尹格庄金矿1号矿体64线泡沫塑料吸附异常剖面图
图4-8 在电压差为300mV的情况下，H+和某假定负离子X-迁移时间与迁移距离变化关系
(据Hamilton，1998)
图4-9 顶部异常和“兔耳”状异常形态
(据Govett，1976)
Smee(1983)对这种电化学模型进行了扩充，提出用两阶段迁移过程来解释。最初，隐伏硫化矿体氧化释放的阳离子在粘土盖层的底部通过自围岩返回到导体顶部的电流作用而保持稳定。这可以使阳离子被粘土颗粒吸附在上覆的沉积物中。通过一定的时间，这种吸附作用在粘土层底部造成浓度的大量增高，由此导致了向上扩散的峰面。如果导体垂直且较均质，则导体上、下盘上方的回返电流模式是相似的，导体两边的扩散强度也是相似的。随着矿化体倾斜度的减小，矿化导体两边的回返电流密度越来越不对称。导体接触面上方土壤出现不对称的“兔耳”状异常，上盘接触带上的浓度值比下盘的要小，但覆盖的面积则大些(图4-10)。该电化学模型是建立在薄覆盖层、以扩散为主要迁移机制的基础上的。
图4-10 地电化学作用增强了透过纹层的扩散作用
1—冰碛层；2—离子浓度区；3—离子迁移路线；4—电位线
Hamilton(1998)就加拿大冰川厚覆盖层的电化学搬运作用进行了研究，提出了厚层年轻覆盖层氧化还原梯度迁移机制的修正模型，重点讨论了潜水面以下地层中物质的电化学搬运作用，可作为水不饱和区物质搬运的简化模式。
图4-11是冰川地带自然电位分布的推测图。图4-11a图所示是沉积不久的细粒且完全饱和的冰川物质，地表水和基底地层间背景氧化还原电位差异常值是150mV。在基岩中有一个导电性的、近垂向分布的矿体，导体上方还原环境较强，所以矿体顶部和地表之间的氧化还原电位差异常值为300mV(Bolviken和Logn，1975；Pflug等，1996)。
图4-11 电子导体上方冰川覆盖层中氧化还原等位线模型
早在覆盖层沉积之初，导体上方就存在有很强的垂向氧化还原梯度带，离子就有了沿该梯度带运动的倾向。被还原的负离子如HS-和
一旦上覆地层消耗负电荷(亦即提供氧化剂)的能力消失殆尽，导体中的电流与导体顶部被氧化离子的向内运动，及被还原离子的向外运动之间就会建立一种稳定的平衡。导体上方还原柱周围的等位线因而就不再向外扩展，导体和地表之间的地层中就建立起一种永久性的Eh非均质性。
一般而言，地下水中的正离子会向还原柱内部迁移。不论是在地表还是在深部，正离子都会沿氧化还原梯度带下降的方向迁移。负离子则会远离还原位体，沿氧化还原等位线增加的方向斜向向外迁移(图4-11)。
一旦矿体上方形成了还原柱，电子流就会集中汇聚在还原柱的侧部，这是因为还原柱侧部电压梯度比垂向上强。被还原的负离子(如HS-和
基岩和地表间电荷的搬运是间接的，是通过离子的物质搬运而实现的。沿导体向上迁移的每一个电子，都是被还原的负离子远离导体而迁移或被氧化的正离子向导体内迁移的结果。被还原的负离子持续向外迁移及其在地表的持续氧化，或者被氧化的正离子向内迁移及其中在基岩表面附近的还原作用，或者二者共同作用，使电子迁移到地表。
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