同位素地球化学（汉语拼音：Tongweisu Diqiu Huaxue；英语：Isotope Geochemistry），研究天然物质中同位素的丰度、变化及其演化规律的学科。地球化学的分支。它不仅研究地球和地质作用，而且也研究太阳系的其他天体（陨石、月球等）形成和演化过程的有关现象。

同位素地球化学发展的一个重要动向是新的定年和示踪方法的建立和完善。同位素地球化学应用领域不仅仅限于天体化学及传统地质学如岩石学、地层学、矿床学和大地构造学等，而拓展到与地球生命圈层密切相关的众多学科如海洋学、水文学、气候学、环境科学、生态学和考古学等。在当今社会十分关注的环境恶化、全球变化、人类起源和文明史等热点问题的研究中，同位素地球化学是不可替代的有效工具。

简史

同位素地球化学是随着原子核物理、同位素化学和地球化学理论的发展以及同位素和微量元素现代分析测试技术的进步，在20世纪40年代末和50年代初形成的地球化学的一门独立分支学科，具有学科交叉性强的特点。

1896年H.贝可勒尔的天然放射性发现以及1902年E.卢瑟福和F.索迪建立的放射性衰变理论，为测定矿物和岩石的年龄开创了一条有效途径。1919年F.W.阿斯顿发明质谱仪和1940年A.O.尼尔设计制造的同位素比值质谱仪，是同位素测试手段的根本性突破。20世纪30～40年代，美国H.C.尤里对稳定同位素分馏的理论探讨和实验工作以及对天然过程的同位素分馏研究，奠定了稳定同位素地球化学的理论基础。1967年首届国际学术会议召开，标志着同位素地球化学学科的发展进入了成熟时期。

中国同位素地球化学实验室和科学研究始于20世纪50年代末，80年代初已发展成为独立的分支学科。90年代，中国的同位素地球化学研究整体水平已经得到世界学术界的关注和认可，并已拥有多种类型高精度固体和气体质谱仪、微量超微量化学分析仪器、加速器质谱计、激光显微探针和高灵敏、高分辨离子显微探针等一批现代化实验设备。

研究内容

1.自然界同位素的起源、演化和衰亡历史。

2.同位素在宇宙体、地球及其各圈层中的分布、分配，不同地质体中的丰度及其在地质过程中的活化与迁移、富集与亏损、衰变与增长的规律，同位素组成变化的原因和机制；据此来探讨天体演化过程和地质作用的演化历史及其物质来源。

3.利用放射性同位素的衰变定律建立各种同位素计时方法，测定天体事件和地质事件的年龄，并作出合理的解释，为地球和太阳系的演化确立时间坐标。

研究对象

天然存在的稳定同位素和放射性同位素。自然界90种元素是由329种同位素构成的，其中包括264种稳定同位素和65种放射性同位素。稳定同位素是示踪的指纹，用来研究地球物质和天体物质形成的地质地球化学过程和条件，识别地球环境和生态环境变化的自然过程及人为因素。放射性同位素是定年的工具，用来确定各种地质事件的年龄。此外，地球表层和地外物质在宇宙射线作用下发生各种核反应所产生的众多宇宙成因核素，也是同位素地球化学研究关注的对象。