仪器设备和实验方法是项目研究不可或缺的技术手段，截止2019年底，实验室已建立了完善的室内测试分析实验平台和野外观测研究平台，形成了以野外科考、流动台网和固定台站监测平台、室内测试分析研究平台和国际合作研究平台为基础的“四位一体”的研究体系。

实验室拥有2台HELIX MC多接收惰性气体质谱仪是目前世界上最先进的惰性气体质谱仪器，可快速、大量测量岩石、矿物、陨石、水、冰雪等样品中的惰性气体同位素含量和比值，可用于（U－Th）/He、⁴⁰Ar/³⁹Ar、宇宙同位素²¹Ne、⁸⁶Kr等的定年，还能够提供丰富的低温阶段的构造热演化信息。

实验室还配有包括全球第四套高精度超导磁力仪自动化测试系统的古地磁室，配有目前国内古地磁实验室屏蔽效果最好的磁屏蔽屋，保证了数据的质量，可满足古地磁、岩石磁学和环境磁学等方面的测试分析。

实验室自主建立研发了碳酸盐团簇同位素Δ47离线前处理装置和测试方法。碳酸盐耦合同位素温度计是近几年发展起来的一种新型的古高度重建方法，该方法可以同时测得碳酸盐的形成温度和碳酸盐岩的δ¹⁸O值，直接计算得到大气降水δ¹⁸O_mw值，进而通过瑞利分馏模型计算出古高度。与传统古高度研究方法相比，具有更高的精确度和可信度，为定量重建青藏高原古高度及碰撞隆升历史研究提供了有力的技术支撑手段。

实验室致力于应用和发展激光剥蚀—多接收电感耦合等离子体质谱仪相关的测试分析技术方法。根据元素在萃淋树脂上的分配特征，选择TODGA树脂进行实验，建立了高效快捷的多元素单柱分离体系，实现了传统Sr-Nd-Hf同位素和非传统Ca-Fe同位素的准确分析。不同于亲石元素，亲硫元素铼(Re)和(PGE)是公认的研究地球壳幔演化和金属矿床形成的有效手段，但这些元素在自然界天然丰度低，其低准确分析备受关注。通过增加取样量和降低化学流程空白，建立了超低含量Re-Os-PGE联合示踪技术。地幔是地球的重要组成，而地幔超基性岩具有低硅(Si)高铁(Fe)镁(Mg)特征，样品在氢氟酸(HF)分解过程中因不溶氟化物MgF₂的生成，致使超低含量的稀土元素分析数据不准确。结合硼酸(H₃BO₃)络合分解不溶氟化物，阴离子交换树脂分离Fe，实现了超基性岩ppb级稀土元素的准确分析。

聚焦于人迹罕至的极端环境区域，研发了可以适应严苛工作环境及水下架设的光纤地震仪。该设备不仅可以为一般环境的实际应用打下基础（如人口稠密平原地区的地质灾害监测及预警），而且将有助于提升国产地震光纤设备的国际竞争力。此外，该设备及其相应数据处理软件可应用到其他极端环境地区的冰川、湖泊和河流的结构探测，弥补这些特殊地区高密度宽频带观测的空白，为其他学科的研究发展提供重要的结构信息。