Đối với hầu hết các đồng vị bền, độ lớn giữa phân đoạn động học và phân đoạn cân bằng là rất nhỏ; do đó, các giá trị được biểu diễn ở dạng "phần ngàn" (‰).[1] Các giá trị này (δ) là tỉ số giữa đồng vị nặng và đồng vị nhẹ trong mẫu so với tỉ số chuẩn như sau:

δ 13 C = ( ( 13 C 12 C ) s a m p l e ( 13 C 12 C ) s t a n d a r d − 1 ) ∗ 1000   o / o o {\displaystyle \delta ^{13}C={\Biggl (}{\frac {{\bigl (}{\frac {^{13}C}{^{12}C}}{\bigr )}_{sample}}{{\bigl (}{\frac {^{13}C}{^{12}C}}{\bigr )}_{standard}}}-1{\Biggr )}*1000\ ^{o}\!/\!_{oo}}

Cacbon

Carbon có hai đồng vị bền, 12C và 13C, và 1 đồng vị phóng xạ 14C. Các tỉ số đồng vị cacbon được đo đạc so với Vienna Pee Dee Belemnitida (VPDB).[2] Chúng được sử dụng để theo dõi dòng hải lưu.

Đồng vị cacbon bền được ban đầu được tách ra bằng phương pháp quang hợp (Faure, 2004). Tỉ số 13C/12C cũng được xem là một chỉ số về cổ khí hậu: sự biến đổi về tỉ số này trong xác của thực vật ám chỉ sự biến đổi mức độ của hoạt động quang hợp.

Trong quá trình quang hợp, các sinh vật sử dụng thực vật C3 cho thấy các mức độ làm giàu khác nhau khi so sánh với các thực vật sử dụng C4, điều này cho phép các nhà khoa học không chỉ phân biệt vật chất hữu cơ từ cacbon vô sinh mà còn chỉ ra phương thức quang hợp được sử dụng.[1]

Nitơ

Nitơ có hai đồng vị bền, 14N, và 15N. Tỉ số giữa các đồng vị này được so sánh tương đối với nitơ trong không khí xung quanh.[2] Các tỉ số nitơ thường có mối liên hệ với các hoạt động nông nghiệp. Dữ liệu đồng vị nitơ cũng được sử dụng để đo đạc lược trao đổi không khí giữa tầng bình lưu và tầng đối lưu sử dụng dữ liệu từ khí nhà kính N2O.[3]

Ôxy

Ôxy có 3 đồng vị bền, 16O, 17O, và 18O. Các tỉ số ôxy được đo đạc tương đối với Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) hay Vienna Pee Dee Belemnite (VPDB).[2] Các biến động tỉ số đồng vị ôxy được sử dụng để theo dõi sự chuyển động của nước, cổ khí hậu,[1] và cả các khí trong khí quyển như ôzôn và carbon dioxit.[4] Đặc biệt, tham chiếu VPDB được dùng cho trường hợp cổ khí hậu, trong khi VSMOW được dùng cho hầu hết các ứng dụng khác.[1] Các đồng vị ôxy thể hiện các tỉ số dị thường trong ôzôn khí quyển, là kết quả của sự phân đoạn khối lượng độc lập (mass-independent fractionation).[5] Các tỉ số đồng vị trong foraminifera hóa thạch đã và đang được sử dụng để suy luận nhiệt độ trong các biển cổ.[6]

Lưu huỳnh

Lưu huỳnh có 4 đồng vị bền phong phú gồm: 32S (0.9502), 33S (0.0075), 34S (0.0421) và 36S (0.0002). Các đồng vị này được so sánh với những đồng vị được tìm thấy trong thiên thạch Cañon Diablo.[4] Tiêu chuẩn chung được chấp nhận đối với tỷ số 34S/32S là 1/22.22.[7] Các biến động về tỉ số đồng vị được sử dụng để nghiên cứu nguồn gốc của lưu huỳnh trong thân quặng và nhiệt độ hình thành các khoáng vật chứa lưu huỳnh.[8]

δ 34 S = ( ( 34 S 32 S ) s a m p l e ( 34 S 32 S ) s t a n d a r d − 1 ) ∗ 1000   o / o o {\displaystyle \delta ^{34}S={\Biggl (}{\frac {{\bigl (}{\frac {^{34}S}{^{32}S}}{\bigr )}_{sample}}{{\bigl (}{\frac {^{34}S}{^{32}S}}{\bigr )}_{standard}}}-1{\Biggr )}*1000\ ^{o}\!/\!_{oo}}