氧的同位素已知的有十二种,包括氧13至氧24,其中氧16、氧17和氧18三种归于稳定型,其他已知的同位素都带有放射性,其半衰期全部均少于三分钟。 用处在于：生物呼吸、冶金和化工。但是同样氧气的同位素在海洋科学研讨中也起到不少作用，科学家能够通过氧同位素数值核算海水环境温度。
1953年Epstein等人依据试验结果，首次发表方解石的碳酸钙温度转化方程式，经过多位科学家研讨并批改，于1991年Hays and Grossman综合前人研讨，并重新整理方解石同位素温度方程式。碳酸钙组成的另一种矿物－霰石的温度转化方程式，则是由Hudson and Anderson于1989年修订完结。使用氧同位素数值核算环境温度时，除使用质谱仪测量碳酸钙物质的氧同位素数值外，也需估量碳酸钙物质构成时的周围海水氧同位素数值，估量的方法则是利用已知的地质依据，并考量可能影响海水氧同位素的各项因子推算而得。
目前已知影响海水氧同位素的因素，包括下列三者：一、冰川效应：当氧同位素较轻的水汽进入高纬度区域构成降雪落下，此时轻的水分子就被封存在冰川中，直到融解，才干回到海洋。也因此有著较大冰川发育的冰期，海水氧同位素均匀将比间冰期海水重约1.0～1,7‰左右。相反的，若今天冰川彻底消融，全球均匀海水氧同位素则会呈现-1.0‰的改变；二、盐度和蒸腾效应：当区域性的海水遭到天水或河川淡水注入影响时，因为混入了氧同位素 较轻的水体，因此使得海水氧同位素较轻，且越往高纬度区域因为来源的水体氧同位素越轻，将使得盐度效应更为显着。如今南极冰川氧同位素数值约-50～-55‰，格陵兰的冰芯氧同位素则约-32～-37‰，都较如今全球均匀海水氧同位素0‰低许多；与降水事情相反的蒸腾事情，也会影响区域海水氧同位素数值，当旺盛的蒸腾作用进行时，同位素数值较轻的水分子持续脱离海水进入大气圈，会使得区域海水氧同位素相对其他区域海水来得重；三、岩石圈、水圈交流作用：归于一种时间尺度长达千万年的交流过程，如中洋脊邻近的热液作用和风化作用等，由岩石圈释放出来的O会改变区域的海水氧同位素数值。
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