古海洋与古环境学
聚焦气候演变的“低纬驱动”，围绕全球季风和低纬水循环、大洋环流和海洋碳循环等主题，以深海沉积和化石材料的指标分析为基础，综合开展现代过程观测和地球系统数值模拟，着重探索低纬印-太暖池区和西太边缘海在全球气候环境演变中的作用，及低纬-高纬的海洋和气候联系。
古海洋学与古环境方向贯穿海水、海底沉积物和大气等多个地表圈层，研究古海洋和古环境演变。
聚焦沉积物从源到汇的风化剥蚀、搬运过程和沉积作用，结合深海沉积动力过程长期原位观测，采用海洋学、沉积学及地球化学的多学科交叉研究思路，探索边缘海源汇系统的运作机理及其对全球环境演化的响应。
海洋沉积学方向横跨大陆边缘邻近陆地和深海，着力探索沉积物从源到汇和深海沉积过程中的洋陆相互作用机理。
海洋生物地球化学
以生物有机分子及其同位素为主要手段，建立环境变迁和元素循环的有机地球化学研究体系，示踪海洋环境演化中的生态响应过程与机理，探索海洋深部生物圈在极端条件下的生存机制与深部生存边界，促进对地球生命及其分布极限的理解。
海洋生物地球化学方向穿凿大陆边缘深海和洋壳，研究地球表层生物地球化学循环和深部极端生命。
以大陆边缘、俯冲带和大洋板块为研究对象，通过地质学、地球化学和地球物理等多学科手段，建立和发展大陆岩石圈破裂、大陆边缘演化、边缘海盆扩张、大洋岩石圈形成与演化、地球深部过程的物质循环等过程的机制及其在行星地球演化中扮演的重要角色。
海底构造与岩石圈方向聚焦俯冲带和弧后盆地洋壳，研究壳幔过程中的元素和同位素循环。
以海洋及相邻陆区的油气等自然资源勘探、深部地质构造与动力学为研究目标，从事人工地震、天然地震、重力、磁力和大地电磁等地球物理勘探理论与方法研究，发展面向复杂介质与复杂地质构造的地球物理勘探数据处理、成像与反演新技术。
海底资源与地球物理方向关注大陆边缘和俯冲带深部，研究洋陆过渡带、板块张裂和深俯冲的构造地球物理过程。
