Los isótopos estables de O, H, C y N no sólo son esenciales para la vida, sino también constituyen aproximadamente el 97 % de la hidrosfera y la atmósfera, y sobre el 50% de la corteza terrestre. Esto los hace  excelentes indicadores naturales en los procesos geoquímicos y biogeoquímicos, lo cual permite efectuar cuantificaciones precisas de las interacciones entre geosfera, biosfera, hidrosfera y atmósfera. Los procesos físicos y químicos que ocurren en los sistemas naturales originan cambios en las relaciones entre los isótopos estables (13C/12C, 18O/16O, 15N/14N, 34S/32S y D/H). El estudio del fraccionamiento isotópico representa una herramienta muy potente para determinar el origen de componentes tanto orgánicos como inorgánicos, posibilitando la interpretación de registros naturales y suministrando información paleoclimática y paleoambiental  muy valiosa, así como la elaboración de modelos predictivos para escenarios futuros de evolución climática.