「地球化学グループ」は，火山の諸現象，地球や惑星を構成する物質の進化，地球内での物質循環などを探求する研究を，微量元素，同位体などのトレーサーを用いた地球化学的手法で行っている．

沈み込み火山のマグマの生成には，沈み込むスラブからの流体が関与していることが知られている．流体の関与の指標として，ホウ素（B）の濃度や，ホウ素と他の微量元素との比（例えばB/Nb）が有効であることが知られている．ホウ素は化学的な取り扱いが難しく，また分析中に環境からの汚染を受けるため，今世紀にはいってから，化学処理が不要な即発ガンマ線分析により定量が行われてきた．しかし，2011年の原発事故以降，実験用の原子炉の利用が難しくなり，国内での研究は止まっている．そこで所内の既存の実験設備をホウ素分析に適した環境に改善し，ホウ素を湿式分析により定量分析を行えるようにした．クリーンルームの空気導入フィルターを低ホウ素の素材に切り替えるなどでブランクの低減を図り，同位体希釈分析による定量法を確立した．ホウ素の信頼できる定量値が報告されている標準岩石試料を用いて，分析の正確さ，精度や，どの程度の低濃度の試料が分析可能かについて検討した．その結果，比較的ホウ素濃度の高いJB2から，ホウ素濃度が1ppm以下のBIR2にいたるまで，これまでの報告値と，よく一致する定量結果が得られた．この成果は論文発表され，一般共同利用研究などで島弧マグマの研究に適用されている．

また，火山岩や隕石中に含まれる希ガス同位体組成を調べ，それをもとに火成活動の時空分布，惑星内部からの脱ガスや大気形成過程，惑星の形成・進化史の解明を目的とした研究も行っている．希ガスは不活性なため物理的プロセスを探求するのに有用なトレーサーであり，⁴He ，⁴⁰Ar ，¹²⁹Xe など年代測定に応用できる放射起源同位体を有する．隕石の中でも特に分化隕石（火成活動を伴う小惑星・惑星・月からもたらされた隕石）に着目し，これまでの分類に当てはまらないような分化隕石の希ガス同位体組成をもとに起源天体や惑星形成に関する新たな知見の取得，惑星形成時の熱源や熱史の解明，地球型惑星の大気進化モデル構築，などを行った．また，将来の月惑星探査機への搭載を念頭に「分離膜を用いるNe同位体分析システム」の開発，火星衛星探査計画（MMX）や火星着陸探査技術実証WG (ともにJAXA 他) において試料採集・揮発性元素分析のための機器や測定手法の検討，を進めた．さらに，2020年度にはJAXAが主導するはやぶさ2プロジェクトにおけるカプセル回収班員として，試料コンテナのガス採取・分析に参加した．