表生地球化学实验室主要是基于化学、物理化学、热力学以及溶液平衡等原理、并应用模拟实验方法，研究大陆的风化淋滤作用、海湖的沉积作用及其历史演化问题；研究古海水的化学成矿作用、成矿条件及成矿作用的演化；研究表生风化淋滤作用和其它作用过程为沉积矿床提供矿质的能力；研究在表生条件下元素的活化迁移条件、分异、富集和沉淀的规律；研究制约元素性状的表生环境；大气和海水的成因、化学性质及其历史演化过程。同时亦研究表生地球化学环境的平衡原理和平衡过程，海、气演化与生命起源的关系以及环境污染的治理等方面的问题。
表生地球化学实验室从1975年组建到现在，结合研究任务主要从事了以下几方面的研究，并取得了以下实验研究成果：
一、对地史中的古风化淋滤条件和为沉积矿床提供矿质的能力进行了大量模拟实验研究，在此基础上提出了地史中的表生风化淋滤条件有重大历史演化的新认识，同时得出地史中主要有三种雨水的风化淋滤作用的结论：
1.火山去气作用期间主要形成强酸性和偏还原性雨水的风化淋滤条件，因此可以为沉积矿床的形成提供大量矿质，这个阶段一般能形成风化壳型矿床；
2.火山间歇期主要形成饱含CO2和偏氧化雨水的风化淋滤条件，但为沉积矿床提供矿质的能力有限；
3.地史晚期，只有火山间歇期变得很长很长时，才出现类似现代空气雨水的风化淋滤条件，它的特点是大气CO2含量低、氧含量高，即雨水的pH和Eh值都高的风化淋滤条件，因此风化壳型矿床广泛发育，而沉积矿床大量收缩，生命产生和繁衍为其特征。
二、对地史中古海水化学成矿环境和成矿作用进行了模拟实验研究，得出了海水化学成矿环境史从地史早期的强酸性和还原性向地史晚期的弱碱性和强氧化条件演化的新认识，提出了用地层中的沉积矿物组合形成的条件来推导古海水化学环境的波动规律和演化方向的新方法以及我们根据地层中沉积矿物组合对古海水pH值的波动规律和演化进程的恢复。我们也做了若干古海水成矿条件的模拟实验研究，其中最具代表的有“鞍山式条带铁矿生成条件的模拟实验研究”、“铁硅酸盐生成条件的模拟实验”、“超大型鞍山式条带铁矿生成条件的模拟实验”、“昆阳群落雪组海水富铜条件和富铜机理的实验研究”等。
三、根据沉积地层中保存的沉积矿物组合形成的条件及其历史演变的证据，初步推导了大气二氧化碳气分压值（PCO2）的历史演化及其波动规律。根据地质证据和平衡计算得出，26亿年前形成的沉积矿物组合所对应的大气二氧化碳分压值最高，曾达到过30-50个大气压。从早元古代开始，大气二氧化碳分压值随海水pH波动式升高而周期性下降，一直到现在海水的pH值已上升到8.4，与此相应，大气二氧化碳分压值也下降到0.0003个大气压并与海水保持着动态平衡。根据我们提出的这一海-气平衡理论，可以认为现代大气CO2气逐年升高是地表水（包括河水、湖水、地下水和海洋水）不断受酸化污染的结果。
四、研究了多种表生循环水（包括大气降水）向成矿溶液转变的条件和机理。利用本实验室设计的可改变流体成分的自动循环淋滤装置（如图）以获得不同成分流体对不同矿源层汲取成矿物质的能力的实验数据。
五、基于对地层中沉积矿物组合的规律性历史演变和海-气平衡规律的认识，我们对地球的海-气演化的成因及其化学演化进行了研究，提出了地球的海-气演化可以划分为四个大的历史演化阶段的认识：
1. 46-38亿年前为稠密火山圈、无水圈阶段；
2. 38-26亿年前为稠密CO2气圈和强酸性-偏还原性海水阶段；
3. 26-6亿年为大气CO2气圈周期性向沉积圈转移，海水从强酸性到弱酸性、从还原到氧化强烈波动，并周期性生成碳酸盐岩的阶段；
4. 从6亿年前到现在为N2-O2型气圈和弱氧化海水阶段，并导致了生命起源和演化。
实验室设备图 淋滤实验结果
六、近期，实验室应用纳米科学的理论与技术，探讨了自然界金属成为纳米粒子存在的条件及其地球化学性质。实验研究不同性质的矿物和岩石对纳米级金属微粒的吸附的物理化学条件和强度。目前，已初步开展了纳米金、银微粒的存在条件及吸附性质的实验，实验结果表明在低温条件下，黄铁矿等硫化物对纳米金的吸附性能最强，而方铅矿对银的吸附最强，这与自然界金、银的赋存规律很一致。因此，其结果不仅可以较圆满的解释微细浸染型金矿和某些砂金矿的形成机理，还能建立新的成矿理论与成矿模式，开拓新的研究领域。
上面的照片显示方铅矿（Gal）表面对纳米银粒子的吸附（a），可以见到纳米级银的粒子呈完美的球形（b）