根据研究内容的差异，本中心大致分为三个方向：

 1.技术开发。本方向主要面向地质研究中所遇到的方法缺失、特殊岩性、原理不明等问题进行针对性定向开发，目前已成功建立了铁组分和碳酸盐晶格硫（CAS）分析技术，开发了碳酸盐相关磷（CAP）分析技术，目前正在开发碳酸盐相关氯、氮和有机质以及磷组分分析技术。未来（预计2023年底开始），在中心购置的MC-ICP-MS就位后，将开发K、Mg、Si、Li、Mo、Cu、Zn、Sr、Ca同位素等分析技术；待IRMS 253 Plus就位后，将开发叁氧和多硫同位素分析技术。此外，本研究方向还通过实验模拟、近现代沉积物等，开展一些同位素分馏系数校正、成岩过程影响、白云岩化改造等机理性研究。

2.地质研究。本方向主要针对地质样品开展科学研究，通过矿物形态、元素及同位素、模型等综合手段探究地质历史时期的环境演化及资源、生物意义。目前开展工作的时段主要包括中元古代沉寂期、新元古代至早古生代重大转折期、奥陶-志留纪之交和中生代极端气候期等，包括海水化学性质（氧化还原条件、温度、pH等）和元素循环（营养盐、硫酸盐、Mo、Mn、Fe等）、气候（雪球冰期、极热事件等）、大陆风化、大气成分（O₂、CO₂）演化等方面。

 3.地质应用。本方向主要服务于矿产和能源的勘探开发工作，包括页岩油气的生储、磷矿和锰矿形成及分布等。