表 7.1 矿物—矿物氧同位素计温方程

据 Bottinga 和 Javoy（1975）

*β为长石中钙长石的克分子百分数

要得到一个可信的同位素地温计，其前提是：测定的二矿物是共生的， 而且达到了同位素平衡；矿物对形成之后，其同位素组成不再发生变化，被“冻结”，未受后期作用改造；希望矿物对化学组份有明显差别，共生矿物对的δ差值要大；待测温度应在实验测得的参数有效应用范围内。自然界共生矿物达到同位素平衡的判别有二种方法：一是图解法，根据不同矿物对的分馏曲线和温度关系，将不同矿物对的点连成直线，若这些直线近于垂直、温度相似，说明达到平衡。二是共生矿物按其晶体化学特性应有规律改变其同位素值，对δ18O，依次降低的顺序应该是：石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、磁铁矿，如果各矿物的同位素组成符合上述规律，也说明达到平衡。

氧同位素地温计测得的是同位素平衡时的温度，并不等于其结晶温度。如深成岩的同位素富集系数△值一般高于火山岩，说明它是在比火山岩还低的温度下达到平衡，由于深成岩的埋藏深度大，保温良好，冷却速度很慢， 因而改变了原有同位素组成，在更低的温度下达到了新的同位素平衡。所以深成岩的同位素温度计，应当注意这种现象。

氧同位素测温的另一个应用是通过测定生物碳酸钙壳层与水之间的氧同位素组成来确定古海洋的温度。Epstein 等提出的经验公式是：

t=16.9-4.2（δ′C-δ′W）+0.13（δ′C-δ′W）2

对生物沉淀的霰石，Grossman 等给出如下公式：

t=19.00-3.52（δ′C-δ′W）+0.03（δ′C-δ′W）2

式中δ'C 是 25℃时碳酸钙与 100％磷酸反应所释放出的 CO2 的δ18O 值（α co2-方解石=1.01025，αco2-霰石=1.01034），δ'W 是 25℃时与水处于同位素平衡的CO2 的δ¹⁸O值（αCO −H O = 1.0412）。

利用生物成因碳酸钙进行海水温度测定同样需要考虑碳酸钙壳层和海水之间氧同位素平衡问题，以及同位素组成的“冻结”等。

古海洋温度计原理同样适用于海相无机沉淀的碳酸钙，对于各种淡水的生物和非生物碳酸钙（贝壳、地下水碳酸盐和洞穴沉积物等），原则上也可获得温度资料，但需确切知道淡水的δ18O 值，而且只有在平衡条件下沉淀的碳酸钙才能提供正确的古气候温度资料。