主要从事大陆岩石圈地幔地球化学研究。在地幔地球化学基础理论和技术方法探索等前沿科学领域做出了重要创新性贡献。提出了橄榄岩-熔体相互作用不仅造成岩石圈地幔组成和属性发生了根本性转变，而且最终导致了华北克拉通破坏的新观点，并证明其具有全球普适性。开拓了非传统稳定同位素（Li-Fe-Mg）在地幔地球化学中的研究方法，揭示了地幔组成转变过程中熔体的性质和来源，拓展了地幔地球化学研究领域。

曾获国家自然科学奖二等奖、中国科学院杰出科技成就奖。