在地学空间数据中，地球化学数据属于矿产资源预测中的重要数据。地球化学数据的空间分布与变异信息直接反映矿异常或矿化信息，由于成岩成矿过程的多元性与多期性以及地质作用过程的不平衡性，直接导致成矿过程及成矿元素组合的多元性、异构性、周期性与广延性特征，在时空演化关系上，无论水平尺度或垂直尺度，不同比例尺的地球化学元素组合均表现出相关性、结构性与奇异性特征，研究分析三种特性的科学本质与定量模型，从中提取成矿信息及空间预测信息，是矿产资源预测中的关键所在。就目前的研究而言，地球化学元素的模型分析热点表现为非线性组合求异问题，考虑到前人的研究成果以及地球化学元素空间分布与变异特征，本文就相关性、结构性与奇异性的线性与非线性约束条件展开讨论，通过对比分析给出大比例尺非线性的空间度量模型及其案例分析，佐之以其他成矿条件的综合分析，提出大比例尺非线性地球化学组合求异模型的适用条件，并通过最佳维空间标度分类，依次进行组合求异及其空间预测。