镁同位素水文地质（magnesium isotope hydrogeology），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-非传统稳定同位素水文地质，利用镁（Mg）同位素组成的变化规律、分馏机理，追踪地下水中镁的来源，揭示地下水化学演化等过程的方法。自然界中Mg有24Mg、25Mg和26Mg3种稳定同位素，其丰度分别为78.99%、10.00%和11.01%。镁同位素组成用镁-26同位素千分偏差（δ26Mg）表示。由于镁同位素之间存在较大的相对质量差，所以在很多地质过程中镁同位素能够发生显著的质量相关分馏。在镁同位素水文地质研究中，主要是利用镁同位素组成，研究含水层中镁的物质来源、镁的迁移和转化过程，以及地下水生物地球化学循环等。海水的δ26Mg组成较均一，约为-0.82‰；海底热液的δ26Mg约为-4.40‰；河水的δ26Mg变化范围为-4.41‰～-0.31‰；地下水的δ26Mg变化范围为-0.87‰～-0.05‰；洞穴滴水的δ26Mg变化范围为-2.93‰～-0.98‰。