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Sauerstoff-Isotopenstufe (auch: Marine Isotope Stage, MIS; Isotopenstadium oder engl. Oxygen Isotope Stage, OIS) bezeichnet in der Geologie die Datierung von Sedimentschichten anhand der in ihnen enthaltenen stabilen Isotope des Sauerstoffs.
Bei niedrigeren Temperaturen wurde in die Skelette fossiler Foraminiferen ein höherer Anteil von 18O eingebaut als bei wärmeren Temperaturen. Daher variiert das Verhältnis von 18O zu 16O im Kalzit am Ozeanboden je nach Warmzeit oder Kaltzeit. So kann der Verlauf des Klimas im Quartär rekonstruiert werden. Ähnliche Untersuchungen existieren für das gesamte Känozoikum.