氧的同位素已知的有十二種,包括氧13至氧24,其中氧16、氧17和氧18三種歸于穩定型,其他已知的同位素都帶有放射性,其半衰期全部均少于三分鐘。 用處在于：生物呼吸、冶金和化工。但是同樣氧氣的同位素在海洋科學研討中也起到不少作用，科學家能夠通過氧同位素數值核算海水環境溫度。
    1953年Epstein等人依據試驗結果，首次發表方解石的碳酸鈣溫度轉化方程式，經過多位科學家研討并批改，于1991年Hays and Grossman綜合前人研討，并重新整理方解石同位素溫度方程式。碳酸鈣組成的另一種礦物－霰石的溫度轉化方程式，則是由Hudson and Anderson于1989年修訂完結。使用氧同位素數值核算環境溫度時，除使用質譜儀測量碳酸鈣物質的氧同位素數值外，也需估量碳酸鈣物質構成時的周圍海水氧同位素數值，估量的方法則是利用已知的地質依據，并考量可能影響海水氧同位素的各項因子推算而得。
    目前已知影響海水氧同位素的因素，包括下列三者：一、冰川效應：當氧同位素較輕的水汽進入高緯度區域構成降雪落下，此時輕的水分子就被封存在冰川中，直到融解，才干回到海洋。也因此有著較大冰川發育的冰期，海水氧同位素均勻將比間冰期海水重約1.0～1,7‰左右。相反的，若今天冰川徹底消融，全球均勻海水氧同位素則會呈現-1.0‰的改變；二、鹽度和蒸騰效應：當區域性的海水遭到天水或河川淡水注入影響時，因為混入了氧同位素 較輕的水體，因此使得海水氧同位素較輕，且越往高緯度區域因為來源的水體氧同位素越輕，將使得鹽度效應更為顯著。如今南極冰川氧同位素數值約-50～-55‰，格陵蘭的冰芯氧同位素則約-32～-37‰，都較如今全球均勻海水氧同位素0‰低許多；與降水事情相反的蒸騰事情，也會影響區域海水氧同位素數值，當旺盛的蒸騰作用進行時，同位素數值較輕的水分子持續脫離海水進入大氣圈，會使得區域海水氧同位素相對其他區域海水來得重；三、巖石圈、水圈交流作用：歸于一種時間尺度長達千萬年的交流過程，如中洋脊鄰近的熱液作用和風化作用等，由巖石圈釋放出來的O會改變區域的海水氧同位素數值。
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