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La Geochimica isotopica è un aspetto della Geologia basato sullo studio delle variazioni naturali nelle abbondanze relative degli isotopi di vari elementi. Le variazioni nell'abbondanza isotopica sono misurate mediante spettrometria di massa con rapporto isotopico e possono rivelare informazioni sull'età e le origini di rocce, corpi di aria o acqua o processi di miscelazione tra di loro.
La Geochimica isotopica stabile è in gran parte interessata alle variazioni derivanti dal frazionamento isotopico dipendente dalla massa, mentre la Geochimica isotopica radiogenica si interessa dei prodotti della radioattività naturale.
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