1.基本原理
稳定同位素即未发现有放射衰变或裂变的同位素，目前在研究中最常用的是碳、硫、氧和氢稳定同位素，而质谱法是稳定同位素分析中最通用、最精确的方法。它是先使样品中的分子或原子电离，形成各同位素的离子，然后在电场、磁场的作用下，使不同质量与电荷之比的离子流分开进行检测，得到各个元素的同位素比值。
2.样品要求
（1）采样要坚持空间性、时间性、代表性和有效性，采集的样品要分清是原生还是次生，是早期还是晚期，不同位置、不同相带、不同层位、不同构造的样品不能混合。
（2）严防样品污染。地质体中同位素组成变化很小，有时变化小于1‰，因而最大限度的降低污染。
（3）采样尽量采集露头上新鲜的岩石，如果采集表面经过风化的样品做碳、氧同位素会影响测试数据的准确性，因为雨水会和碳酸盐进行交换，产生同位素分馏。
（4）采集的样品的量要足够实验用量。
3.地质应用
稳定同位素在地学领域的研究主要包括地外物研究、大气圈和生物圈、水及其溶合物、三大岩类，以及矿床研究等，并都得到了广泛的应用，而稳定同位素在沉积岩方面的应用主要包括成岩作用的研究、流体包裹体的稳定同位素研究、地层的稳定同位素演化特征、古气候的变化、油和天然气的稳定同位素研究等。
1）氢、氧同位素的研究与应用
（1）碎屑沉积物研究。碎屑物质在搬运和沉积的过程中，一般不会改变其的原始同位素组成，因而碎屑矿物能够保持原始的氧同位素组成，可以用其追索沉积物质的来源及估计碎屑矿物与自身矿物的比例。
（2）黏土矿物研究。黏土矿物在沉积温度条件下，能长期保持形成时的氢、氧同位素组成，因而氢、氧同位素组成可以用来区别黏土矿物的成因。
（3）燧石的研究。目前燧石的氢、氧同位素研究较多，这与燧石的成因与前寒武纪条带状含铁建造的成因有关；碳酸盐古温度测定受氧同位素保存问题的限制，可测时间范围有限，燧石抗交换能力强，在一定程度上弥补了不足；了解古海洋水的同位素组成。因而通过对燧石的氢、氧同位素测定可以对前述三个方面研究提供数据依据。
2）碳、氧同位素的研究与应用
（1）古地理环境研究。研究中采用碳酸盐中的13C含量研究古地理环境。碳酸盐中碳的同位素变化，可以用来确定海岸线的位置、盆地的形状、海进海退的变迁和沉积物质的来源等有关问题。
（2）淡水灰岩与海相灰岩区别的研究。由于淡水和海水，淡水灰岩和海相灰岩的同位素组成差异，因而依据用碳、氧同位素组成原则上可以区分海水、半淡水、淡水中形成的石灰岩。
（3）古气候变化的研究。利用同位素组成可以研究古气候的变化，例如通过测定碳酸盐、湖水和流入湖中水的氧同位组成，可估计碳酸盐沉积时的气温。
3）硫同位素的研究与应用
（1）矿床成因研究。通过对不同类型矿床中硫同位素组成的研究，分析对比所得硫同位素组成数据，可以对所研究矿床的矿液来源、矿化过程、矿化阶段的划分等一系列矿床地质问题研究提供依据。
（2）地质测温计。应用硫化矿物和硫酸盐矿物进行同位素交换反应时，分离系数及平衡常数对温度的依赖关系这个特点，在硫化矿物和硫酸盐矿物共生的矿床，可进行成矿温度测定的研究。
