自然电场是地球表层局部电场的一种。常见的主要有：①接触扩散电场，岩层、金属矿层、含水地层和矿化水等之间的接触是地壳中形成局部电场的重要原因；②电化学电场，岩石的电化学活动形成的电场，主要是氧化还原电场；③过滤电场，也叫渗流电场，是地下水在多孔的岩石中流动所形成的电场。
自然电场中的频率特征通常教低，但有变化波动，形成电磁感应。这种感应是相当巨大的。
自然状态下，大多数岩石和矿物是离子导电的导体。其固体框架几乎不导电，导电体中的载流子主要是孔隙溶液中的正负离子。不同岩石或矿物的孔隙溶液的成分和浓度不同，从而其中的离子浓度也不同。当两种岩层互相接触时,离子互相扩散，在接触面上形成双电层,后者又阻碍着扩散的进行，以至达到动平衡。当正离子的扩散速度（迁移率）大于负离子时，离子浓度大的岩层带负电，离子浓度小的岩层带正电。此外，双电层电位差的大小还同固体微粒对孔隙溶液里的离子的吸附作用有关，一般可达数十毫伏。
电子导体同离子导体相接触也可以概括成电子导电的矿体同岩层中的水溶液互相接触。这时，矿体溶解形成双电层。溶液中的与矿体同种元素的离子也会不断地从矿体中夺取电子，变成中性原子附着于矿体上。结果矿体带正电，而周围溶液带负电，因此沉淀速度同浓度有关，所以矿体界面上的双电层电位差同周围溶液中的离子浓度有关。岩层中的水多半是自上而下地渗流着的。在直立矿体的上部，由于水刚刚接触矿体，溶解的矿物质成分少，离子的浓度小；而在矿体的下部，由于水长时间冲涮矿体，溶解的矿物质成分多，离子浓度大。所以，矿体的上部带负电，下部带正电，而周围溶液中的电荷分布则相反,结果形成如图5所示的天然浓差电池。在矿体的正上方可以观测到电位的极大值。