Fasies geokimia, area atau zona yang ditandai oleh kondisi fisiokimia tertentu yang memengaruhi produksi dan akumulasi sedimen dan biasanya dibedakan oleh elemen karakteristik, kumpulan mineral, atau rasio elemen jejak.
Dalam lingkungan sedimen konsep fasies geokimia paling baik digambarkan pada diagram Eh-pH, diagram yang menggambarkan bidang stabilitas mineral tertentu dalam hal konsentrasi proton (pH) dan konsentrasi elektron (Eh). Endapan terkait tertentu menunjukkan mineralogi yang berbeda, jelas karena lingkungan pengendapan yang agak berbeda. Sebagai contoh, formasi besi sedimen yang terbentuk di wilayah Danau Superior selama masa Prakambrium (dari sekitar 4 miliar hingga 542 juta tahun yang lalu) telah diklasifikasikan menurut mineral besi dominan menjadi empat fasies utama: sulfida, karbonat, oksida, dan silikat. Area ini dapat berfungsi sebagai contoh penjelasan dari konsep fasies geokimia secara umum dan empat fasies ini secara khusus.
Terbukti, formasi-formasi besi diendapkan dalam bak-bak tertutup yang sedikit banyak diisolasi dari laut terbuka, sehingga memungkinkan pengembangan kondisi Eh dan pH masing-masing yang berbeda. Fasies sulfida terdiri dari papan tulis hitam yang mengandung hingga 40 persen pirit (besi sulfida; FeS 2) dan karbon 5 hingga 15 persen; diagram Eh-pH menunjukkan bahwa pirit stabil di dekat pH netral (7) pada Eh yang berkurang sekitar -200 milivolt. Fasies karbonat terdiri dari karbonat kaya besi interbedded dan rijang tanpa karbon; diagram Eh-pH menunjukkan secara sederhana bahwa pergeseran ke atas dalam Eh cukup untuk mengoksidasi karbon tetapi tidak cukup untuk mengoksidasi besi dapat menghasilkan kumpulan seperti itu. Fasies oksida, yang mengandung magnetit primer dan hematit primer, jelas diproduksi dalam kondisi yang lemah hingga sangat teroksidasi — yaitu Eh tinggi. Fasi silikat didominasi oleh satu atau lebih silikat besi hidro; diagram Eh-pH menunjukkan bahwa fasies ini disimpan dalam kondisi alkali yang sangat berkurang.
