同位素平衡分馏（equilibrium isotope fractionation），理学-地质学/地质资源与地质工程-地质工程-水文地质学-同位素水文地质-稳定同位素水文地质-同位素分馏，体系处于同位素平衡状态时，同位素以不同比例分配于两种矿物或物相中的现象。同位素平衡分馏可以包括许多机理很不相同的物理化学过程，但这些过程最终都达到了同位素分布的平衡状态。一旦同位素平衡状态建立后，只要体系的其他物理、化学性质不发生变化，同位素在不同矿物或物相中的分布就维持不变。在热力学平衡条件下，两种物质之间的同位素分馏以同位素平衡分馏系数表征，以两种物质中同位素比值之商表示：(1)式中和分别为两种物质中的同位素比值，相对丰度小的重同位素为分子。影响同位素平衡分馏的因素包括温度、压力、化学成分、物质结构和盐效应等。一般情况下，同位素平衡分馏系数是温度的函数，通常对取自然对数并乘以1000，以下列方式表示：(2)式中和为常数；为绝对温度。分馏系数可通过理论计算、实验测定和经验估计三种方法得到。