La calcite se forme à partir d'ions carbonates dissous qui échangent des atomes d'oxygène avec les molécules d'eau. La composition en 18O des calcites reflète à la fois la teneur en 18O de l'eau environnante et la température de cristallisation.
Dans les années 1940, le chimiste américain Harold Urey avait prédit que la composition isotopique des carbonates devait être fortement influencée par leur température de cristallisation. Depuis ces travaux, aucun consensus n'existait sur les valeurs précises qui décrivent l'équilibre isotopique aux températures régnant à la surface de la Terre.
Les chercheurs ont analysé des calcites à croissance extrêmement lente, réputées les plus proches possibles de l'équilibre thermodynamique (stalagmites de Devils Hole au Nevada et de la grotte Corchia en Italie). Les résultats montrent que cette calcite est enrichie de 1 à 2 ‰ en 18O par rapport aux valeurs communément admises pour une précipitation à l'équilibre.
Ces résultats incitent à reconsidérer les interprétations traditionnelles de la thermométrie 18O en termes d'équilibre thermodynamique et à développer de nouveaux modèles quantitatifs, tenant compte des facteurs susceptibles d'induire ces déséquilibres isotopiques, comme le pH par exemple.