Η μελέτη της Γεωχημείας σταθερών ισοτόπων σε φυσική ιζήματα και βιολογικός δομές. Σταθερών ισοτόπων είναι ατομικό παραλλαγές των στοιχείων που είναι σταθερή για μεγάλο χρονικό διάστημα, έννοια ραδιενέργεια δεν διασπώνται. Πολλά στοιχεία, όπως οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα, έχουν διάφορες μορφές σταθερή. Οξυγόνου, για παράδειγμα, συμβαίνει στη φύση ως 16O και 18ο-αυτές οι δύο μορφές είναι ισότοπα. Έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων στον πυρήνα (16O έχει δύο περισσότερες νετρόνια από τον 18ο), και και ως εκ τούτου είναι βαρύτερο. Επειδή τα δύο ισότοπα έχουν διαφορετικές μάζες, χημικές και φυσικές αντιδράσεις, όπως η συγκόλληση, εξάτμιση και πτώση εμφανίζονται σε διαφορετικές συχνότητες. Η αναλογία σταθερών ισοτόπων σώζεται σε χημικές ενώσεις όπως το νερό, πάγο, και το ανθρακικό ασβέστιο και παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις περιβαλλοντικές συνθήκες, την στιγμή που η Ένωση σχηματίζεται. Για παράδειγμα, η αναλογία του 18ο/16O σε ένα δείγμα του πάγου συνδέεται με τη θερμοκρασία του νερού των ωκεανών αρχαία, που με τη σειρά του αντανακλά την αρχαία κλίματα.