Chaque changement de phase de l’eau s’accompagne d’un fractionnement isotopique de l’oxygène. Aux basses latitudes, l’eau des océans s’évapore (Figure 2.3). La vapeur s’enrichit en isotope léger 16O et le δ18O diminue. A l’inverse, lors de la condensation, le δ18O des précipitations augmente alors que celui de la vapeur restante diminue. La condensation suit l’équation de distillation de Rayleigh :
δ18Ov = (δ18Oo + 1000 ) f 1 – a – 1000
Avec δ18Ov : δ18O de la vapeur restante ; δ18Oo : δ18O de l’eau avant condensation ; f : fraction de vapeur restante ; a : coefficient de fractionnement.
Lors des périodes glaciaires, les calottes massives piègent l’isotope léger 16O. Les océans sont donc enrichis en 18O et l’eau de mer possède un δ18O plus élevé que lors des périodes chaudes. Ce phénomène est nommé l’« effet glaciaire » (Allègre, 2005Allègre C., 2005 : Géologie isotopique, Belin, 492 p.).
