闭型水文地质构造水化学成分变质的作用是多种多样的，其主要作用有:
溶滤作用:系指水岩系统中岩石中的某些化学成分进入水中的作用。对矿物而言，溶滤是指不破坏其结晶格架，其中一部分化学成分转入水中的作用;将广泛分布在地壳中约占矿物总数1/3、地壳质量1/5的铝硅酸盐矿物与水相互作用后进入水中的化学成分谓之不全等溶解，对水与蒸发岩(化学岩类)的作用，即指物质全部溶于水中的作用谓之溶解作用。通常所指的溶滤作用也包括了溶解作用。可溶岩石和含有可溶性矿物的岩石在水的渗透过程中发生溶滤作用，也可在水不流动的孔、缝、洞的岩石中发生;水的浓度差引发盐分向低浓度方向扩散转移可导致间接发生溶滤作用。溶滤作用强度取决于固体物质表面积的大小、被溶物质成分的性质、溶剂与固体物质的接触时间、温度等诸多因素。溶滤作用在表生作用带是一种普遍发生的现象，在水与储层构建的系统内发生水岩之间的相互作用是一种规律性的表现，是导致深层水化学变质的重要作用之一。
热地球化学作用:系指地温持续的升高加快了岩层可溶性盐溶滤的速率和地下蒸发的双重作用下引发水的浓缩盐化的热地球化学作用。当水中盐类达到饱和时从水中沉淀进入固相，按盐类溶解度(或溶度积)的难易程度，依次析出的是CaCO3、MgCO3、CaSO4、MgSO4、NaCl，作用结果导致水成分朝氯化物聚集盐化的方向演化。深层水埋藏深度通常较大，地温高达160℃以上，因此，热地球化学作用导致深层水浓缩盐化进行得十分活跃。
有机物变质作用:沉积层内有机物是生物残骸通过不同分解阶段和途径生成的。分散状腐泥质、腐殖质有机物质在变质作用各阶段上依次分泌出的主要挥发产物含量(g/L)占晚期成岩作用阶段有机物质含量的百分数如(表5-6)。
表5-6 有机物质变质作用各阶段挥发产物含量占晚期成岩作用阶段有机物质含量百分数
注:据E.A.巴斯科夫(1981，沈照理译)成矿规律研究中的古水文地质分析
根据Л.Н.Капцeнко按Q=(r岩－m)cq/10m计算结果列于表5-7。
式中:Q———水中有机物质变质作用所求组分的含量，g/L;
r岩———岩石密度，g/cm3;
m———孔隙度，%;
c———晚期成岩作用阶段岩石固相中有机物质(C有机)的浓度，%(平均C有机=2%);
q———晚期成岩作用阶段岩石固相中有机物质某所求组分的含量占C有机的百分数，%。
由表5－7可知，有机物质分解时分泌出的挥发性物质有CO2、H2S、CnH2n+2、NH3气体，数量巨大。
表5-7 孔隙水中分散状有机物质变质作用各组分的计算浓度(g/L)
注:同表5-6。
有机物质变质作用对深层水化学改造的主要作用是:
其一，脱硫酸盐生物化学作用，水中SO42－中硫和氧的结合能量很大，在低温(<60℃)低压条件下，SO42－的化学还原是不可能进行的，但当气态氢和有机物抢夺SO42－中的氧，并把它作为养料的脱硫细菌存在时，SO42－的还原作用才能发生，在储存石油和碳氢化合物的沉积体系内，当温度在100～150℃、压力在100atm时，甲烷和硫酸盐作用进行得十分活跃，其作用反应式是:
盆地深层水形成演化与油气运聚的模拟重溯
作用结果水中H2S、HCO3－聚集增高。有机物质分泌出的CO2使液相中碳酸盐平衡体系移动，HCO3－转化为CO32－，CO32－与碱土金属Ca2+、Mg2+结合生成碳酸盐沉析于固相。因此，水中宏量组分除Na+、Cl－外，其他组分均处在不稳定态，均是水变质过程中的中间产物，作用最终结果导致水中宏量组分分异纯化，稳定性组分Na+、Cl－聚集，非稳定性组分Ca2+、Mg2+、SO42－、HCO3－贫化，当无硫酸供源时水中SO42－可完全消失，但在膏岩、硫酸盐存在时，则SO42－仍在水中存在。
其二，有机物质变质作用的产物CO2是加剧和促进铝硅酸盐类矿物不全等溶解的重要原因之一;变质作用的产物生物元素溴、碘，以及碳氢化合物和其他化合物等提升了水中含量的增高。
其三，有机物质变质作用产生的H2S积极参与硫化物的形成，有的研究者计算得出1mg的硫化氢可形成1～2mg的硫化铁或硫化铜。很多金属元素如Fe、Cu、Ag等在成岩作用阶段，由固体矿物(粘土矿物)的溶解、矿物的再结晶转入水中，与H2S作用生成金属硫化物。还有的研究者推测，当水中有机物质含量超过8%～10%和硫化氢含量很高时，当富铜和其他金属的红色岩层经压挤释放出的压实水呈面状垂直排泄时，其上覆的页岩成为阻挡地下水流动的屏障，可形成铜矿床。
从上述可见，有机物质变质作用对围岩的改造、水中各种组分的迁移和增降变化，以及参与成矿作用等，显著地改变了水的化学成分。这种作用在地壳深部广泛地积极地参与各种各样的作用，是改变深层水化学的重大作用。
水解作用:表生作用带的铝硅酸盐的改造或破坏均需要一定数量的水参与化学反应，该反应对水而言，即发生了水解作用。水解作用始于水分子离解为H+和OH－，离解生成的OH－一部分被固定在铝硅酸盐在水解反应生成的粘土矿物里，另一部分OH－与CO2作用生成HCO3－;H+进入反应生成物H4SiO4和HCO3－之中。当水中碳酸盐达到饱和时，上述反应生成的HCO3－离解为H+和CO32－，使原来与CO2结合的OH－分离为氢与氧，氧被碳酸盐结合而固定。因此，水离解生成的H+和OH－均转化为反应过程生成的新物质之中。铝硅酸盐被水改造的一般形式可概括为:
原生铝硅酸盐+H2O+CO2=粘土(矿物)+碳酸盐(矿物)
在表生作用带的上部，通常见到铝硅酸盐改造后形成的粘土矿物高岭石、蒙脱石和碳酸盐(Ca、Mg)结核。反应结果破坏了水的离解平衡，又促进水分子的再离解。由于离解平衡的不断破坏，水分子离解可持续地进行。水分子的离解作用是巨大的，其规模取决于水解作用的规模和持续时间。
在表生作用带的下部，高岭石、蒙脱石明显减少，直至消失，转变为伊利石或绿泥石是普遍现象。例如，东海陆架盆地西湖凹陷第三系砂泥岩层，埋藏深度在2100m以下，蒙脱石减少，出现伊利石，组成了蒙-伊混层矿物，在3100m以下存在单一的伊利石。渤海湾裂谷盆地蒙脱石转变为蒙-伊混层矿物的埋藏深度在2200～3200m，在3200m以下出现绿泥石—伊利石泥层矿物。喀麦隆杜阿拉盆地的上白垩统埋藏深度超过3658m时，蒙脱石和蒙脱石伊利石的混层矿物中蒙脱石逐渐减少。经A.A.Карцев计算，蒙脱石转变为伊利石，相当于蒙脱石重量的5%的水分解为离子，被结合固定在伊利石里;蒙脱石转变为绿泥石，相当于蒙脱石重量的3.5%的水被结合固定在绿泥石里。蒙脱石水化作用而出现的再生水在3～6km深度上最为活跃。在纯粘土层中，当蒙脱石为水云母代替时出现的再生水可使透水层中的水量增加10倍以上，蒙脱石类粘土在近100℃时因转化为自由水可减少本身体积的15%。
由此可见，铝硅酸盐在表生作用带经历的改造和破坏、粘土矿物的转变等可促进大量的水不断地离解为H+和OH－，并结合固定在次生粘土矿物和碳酸盐矿物里，这是一种广泛出现的地质现象，其结果是导致深层水盐化的原因之一，但不是水盐化的主要原因。
在闭型水文地质构造中，还可发生固液相之间的介面化学作用(包含固体从水溶液中吸附某一离子的吸附作用和固体表面吸附的离子与水溶液中的离子发生离子交换作用)、液相中溶质的共生聚集与相斥贫化作用、液相中浓度差引起的扩散迁移作用以及两种不同浓度的水相遇时发生的混合作用等，这类作用将在以下不同沉积体系水的变质作用中加以论述。
由上可见，深层水现代化学在地质历史进程中闭型水文地质构造时期发生的作用是多种多样的，既破坏和改变了固体的又改变了水的化学成分的变质作用的特点可概括如下:
(1)水朝向浓缩盐化、正向变质的地球化学方向演化，伴随着水的盐度朝向增高变化的方向发展。
(2)水中有机组分含量增高，存在形式增多。
(3)水中微量金属、非金属组分含量增高和种类增多。
(4)水中痕量金属组分含量增高。
(5)水中还原性气体组分含量增高。
(6)水中宏量离子稳定性的Na+、Cl－高度浓集，不稳定性的Ca2+、Mg2+、SO42－、HCO3－浓度贫化，在无硫酸盐供源或水中存在Ba2+时SO42－可完全消失。
必须指出，海相或陆相及其含煤或不含煤、含盐或不含盐的沉积体系中，水的变质作用均是在还原环境条件下朝向浓缩盐化、正向变质的作用方向演化，但水的TDS、组分的增高含量存在显著的差别，即使在相同的沉积相中也存在明显的差别。水化学类型朝向Cl-Na、Cl-Na·Ca、Cl-Ca·Na或HCO3-Na和Cl·HCO3-Na两类水型方向演化。