稳定性同位素自然丰度变异，是指在自然界中，元素的核素在参与生物、化学和物理反应过程时，由于核素间的质量差异引起了同位素分馏效应，亦称质量歧视效应，即轻质量的同位素比重质量的同位素优先参与反应过程，使反应生成物偏于富含轻同位素，而反应的起始物中偏于富集重同位素，这是一种核特性效应。同位素分馏效应使同位素自然丰度发生了变异。由于轻元素同位素间的相对质量差较大，同位素分馏效应比较明显，故目前有关同位素自然丰度变异的研究主要集中在轻元素上，如碳、氢、氧、氮和硫等。