硫有四种稳定的同位素：³²S，³³S，³⁴S，³⁶S，它们在自然界中有不同的丰度。硫同位素可以用来研究地球大气、海洋、沉积、岩浆、生物等系统中的硫循环和转化，以及反映地球历史上的氧化还原条件和生命演化等问题。

   硫同位素可以记录大氧化事件。地球大气中氧气（O₂）在24亿年前至20亿年前期间第一次大幅度升高的现象，这改变了地球的表生环境，为真核生物和动植物的演化提供了条件，大氧化事件对地球生命有很大的影响，因为它改变了地球的氧化还原条件，为真核生物和多细胞生物的出现创造了可能。但是，对于早期地球上主要生活着的厌氧原核生物来说，大量的氧气是有毒的，导致许多种类灭绝或退化。同时，大氧化事件也引发了一系列的全球性环境变化，如冰期、碳循环、铁循环等。因此，大氧化事件是地球历史上一个重要的转折点，标志着地球从还原向氧化演变，并促进了生命多样性和复杂性的增加。

   因为硫元素在不同的氧化还原条件下有不同的同位素组成和分馏。当大气中含有少量或没有氧气时，火山喷发产生的含硫气体（SO₂，H₂S）在高层大气中发生光化学反应，导致硫同位素的非质量相关分馏。（Δ³³S≠0），这种现象在古老地层中的含硫矿物中可以检测到。当大气中含有足够多的氧气时，这种光化学反应就会被抑制，导致硫同位素的质量相关分馏（Δ³³S=0），这种现象在20.9亿年之后的地层中可以检测到。因此，通过测定古老沉积岩中含硫矿物的硫同位素组成和分馏，可以判断出地球大气何时开始变得富含氧，并且是否有波动或回复等情况。