母岩的风化产物在搬运过程中，因其各自的性质不同，在外界条件的影响下按一定次序分别沉积下来的现象，普斯托瓦洛夫称之为沉积分异作用，并把它分为机械沉积分异作用和化学沉积分异作用。
1.机械沉积分异作用
碎屑物质在搬运过程中，随着介质流速的减小和动能的减弱，由于粒度、密度、形状等的差异而按一定次序沉积的现象，普斯托瓦洛夫称之为机械沉积分异作用（mechanical sediment differentiation），并做出了示意性的分异图解（图4-6）。
图4-6 碎屑物质的机械分异图解
（据普斯托瓦洛夫，1954）
当碎屑物质的密度差异不大时，主要表现为粒度分异，即按砾→砂→粘土的顺序先后沉积。当碎屑的密度差别很大时，则密度大而体积小的碎屑将与密度小而体积大的碎屑共生在一起。因此，在某些砾岩中含有金或金刚石的细小颗粒，甚至可富集成金矿和金刚石矿。碎屑物质的形状对机械分异有一定的影响。例如，片状云母则比同样大小的粒状石英搬运得远，故在粉砂和泥质沉积物中常混杂有较大的云母片。一般情况下，随着搬运距离的增长，不稳定的矿物逐渐遭到破坏。邻近母岩的区域，往往碎屑物质的矿物成分复杂，重矿物含量高；而远离母岩的地带，从母岩区向下游方向，矿物成分渐趋简单，多为稳定矿物，重矿物含量低。机械沉积分异作用可形成砾岩、砂岩、粉砂岩、泥质岩等粒度不同的分布最为广泛的岩石，而且会富集某些有用的砂矿。
2.化学沉积分异作用
溶解物质在搬运过程中，由于各种元素和化合物的溶解度不同而发生先后沉积的现象，普斯托瓦洛夫称之为化学沉积分异作用（chemical sediment differentiation），并也做出了简明的化学分异图解（图4-7）。
图4-7表示由沉积盆地的边缘至盆地中心溶解物质沉积的顺序，首先是溶解度最小的Al、Fe、Mn、Si等的氧化物，然后是溶解度稍大一些的硅酸盐和碳酸盐，最后是溶解度最大的硫酸盐及卤化物。
图4-7 溶解物质的化学分异图解
（据普斯托瓦洛夫，1954）
在自然界中，沉积物的沉积分异是客观存在的重要地质规律之一，它对研究沉积岩和沉积矿产的形成过程及分布规律、指导找矿等均具有重大意义。然而，普斯托瓦洛夫的沉积分异作用理论虽然也反映了自然界中的部分沉积规律，但过于简单和抽象化，没有表示出在地球的地质历史中和在不同的气候及构造条件下沉积分异过程的变化，也没有考虑到在沉积过程中生物的特殊作用。实际上，沉积作用是发生在一定地质背景上的地质作用过程，它比沉积分异作用模式所概括的情况要复杂得多。如不同的地质历史时期、不同的大地构造单元、不同的气候区内，沉积作用的进程和分异情况是很不相同的。又如溶解物质的沉积，并非只取决于物质的溶解度，其中生物所起的作用就很大，许多碳酸盐岩、硅质岩和磷质岩就主要是由生物作用沉积的。再如浊流沉积物和浊积岩的形成和分布，也不符合于机械沉积分异作用的模式。因此，在应用沉积分异作用理论时，要结合实际情况进行具体分析。