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La chronologie isotopique est fondée sur les variations des températures moyennes de la planète au cours du temps, déduites des proportions des isotopes 16O et 18O de l'oxygène (stades isotopiques de l'oxygène ou SIO) trouvées dans les carottages océaniques et glaciaires réalisés par les chercheurs. Valable à l'échelle planétaire, elle se substitue aujourd'hui aux chronologies locales fondées sur les périodes glaciaires traditionnelles.
Dans la littérature, elle est généralement signifiée par les initiales anglaises « MIS » (Marine isotope stage).