作为近年来的热门研究方向，微区及非传统同位素分析是实验测试室大力发展的研究方向。
微区分析方面，除了电子探针、激光拉曼等常规分析手段，可对岩石成分、结构构造、矿物组成、表面形貌特征等进行观察和分析。目前实验室还具备锆石及非锆石类U-Pb测年、锆石Hf同位素、磷灰石Sr同位素、电气石B同位素等分析方法。2021年，实验测试室参与了国际地质分析学家协会（IAG，International Association of Geoanalysts）组织的第二轮锆石U-Pb定年国际间实验室能力验证，提交的结果在全球50家实验室中名列前茅，表明锆石U-Pb定年分析测试能力达到国际一流水平。
非传统同位素分析方面，实验测试室目前已具备Fe、Cu、Zn和Cd同位素的测试能力，后期将对V、Mo同位素进行方法及应用研究。
主要仪器设备：
（1）多接收电感耦合等离子体质谱仪：Neptune Plus
负责人：卢山松 电话：13545918452 E-mail：lushansong@mail.cgs.gov.cn
（2）激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪：RESOlutionS155-LR、iCAP Q
负责人：童喜润 电话：13349902807 E-mail：tongxirun@mail.cgs.gov.cn
（3）电子探针：EPMA-1600
负责人：谭娟娟 电话：15377557069 E-mail：tanjuanjuan@mail.cgs.gov.cn
（4）激光拉曼：RENISHAW、LEICA
负责人：王节涛 电话：15926393970 E-mail：wangjietao@mail.cgs.gov.cn
（5）红外显微镜及显微测温系统：Olympus BX51、Qimaging Fast1394、HAMAMATSU、Linkam THMSG600
负责人：丁丽雪 电话：13871006821 E-mail：dinglixue@mail.cgs.gov.cn
（6）偏反显微镜及冷热台：Zeiss Scope.A1、Linkam THMSG600
负责人：丁丽雪 电话：13871006821 E-mail：dinglixue@mail.cgs.gov.cn
（7）场发射扫描电镜：JSM7500F
负责人：丁丽雪 电话：13871006821 E-mail：dinglixue@mail.cgs.gov.cn
（8）原子力显微镜：NX10
负责人：王节涛 电话：15926393970 E-mail：wangjietao@mail.cgs.gov.cn