Nghiên cứu địa hoá của các đồng vị ổn định trong các trầm tích tự nhiên và sinh học cấu trúc. Ổn định đồng là các biến thể nguyên tử của các nguyên tố được ổn định trong thời gian dài của thời gian, có nghĩa là họ không radioactively phân rã. Một số yếu tố, như oxy và cacbon, có một vài ổn định dạng. Oxy, Ví d ụ, xảy ra trong tự nhiên như là 16O và 18O — hai hình thức là các đồng vị. Họ có các con số khác nhau của các neutron (16O có hai neutron thêm hơn 18O), và và do đó nặng hơn. Bởi vì hai đồng vị có khối lượng khác nhau, phản ứng hóa học và vật lý như liên kết, bốc hơi và lượng mưa xảy ra tại tần số khác nhau. Ổn định tỷ lệ đồng vị được bảo quản trong các hợp chất hóa học giống như nước, băng và cacbonat canxi và cung cấp thông tin về các điều kiện môi trường tại thời điểm hình thành các hợp chất. Ví dụ, tỉ lệ 18O/16O trong một băng mẫu được liên kết với nhiệt độ nước của đại dương cổ, mà lần lượt phản ánh cổ khí hậu.