Las principales líneas analíticas desarrolladasen el organismo están focalizadas hacia la caracterización fisicoquímica y mineralógica de rocas, minerales, materiales y productos derivados de origen mineral, así también como fluidos acuosos tales como aguas y efluentes naturales, salmueras y fluidos industriales provenientes de la actividad industrial asociada; todas las actividades se realizan dentro del marco de un sistema de gestión y control de calidad ISO-9001-2015. Asimismo, se trabaja activamente en la preparación de técnicas y procedimientos para la acreditación de los ensayos más relevantes bajo la norma ISO 17025, utilizando materiales de referencia certificados trazables al NIST (National Institute of Standards and Technology).

Para la resolución analítica fisicoquímica el SEGEMAR dispone de numerosos laboratorios con equipos de gran porte, tales como, espectrofotómetro de absorción atómica, espectrómetros de fluorescencia de rayos X (dispersivo en energía, EDXRF y dispersivo en longitud de onda, WDXRF), espectrómetro de acoplamiento inductivo con detector masa (ICP-MS), espectrómetro óptico de acoplamiento inductivo (ICP-OES); y equipos de tamaño menor tales como: Cromatógrafo Iónico, Analizador de Mercurio y Analizador de Carbono Orgánico y Azufre. Cuenta además con salas especiales para la ejecución de determinaciones específicas tales como Sala de Ensayos a Fuego y Sala de Disgregación de Sólidos por vía húmeda.

En particular, para la caracterización mineralógica y petrográfica el organismo dispone de laboratorios con equipos de gran porte tales como, difractómetro de rayos X, microscopio electrónico de barrido (MEB) asociado con microsonda dispersiva en energía; equipos menores como microscopios de polarización con luz reflejada y transmitida, con cámara digital y programa para la obtención y análisis de imágenes, y lupas binoculares con polarizadores. Posee además diferentes salas con instrumental y equipos para: preparación de cortes delgados y probetas calcográficas, separación electromagnética, separación gravitacional con medios densos (bromoformo), entre las principales.

Mediante difracción de rayos X de polvos se realiza el análisis cualitativo-semicuantitativo y, en algunos casos cuantitativo, de las fases cristalinas que componen las rocas y/o materiales asociados. Es una metodología muy competente para la identificación de minerales del grupo de las arcillas. El difractómetro consta de un cargador automático de hasta 45 muestras lo cual permite el uso continuo del mismo a través de la generación de programas de medida que pueden ser comunes o específicos para cada muestra. Posee asociado, un software de análisis de los datos de difracción colectados con una base de patrones de referencia lo cual permite la rápida identificación de los componentes cristalinos tanto los provenientes de rocas y minerales, así también como de materiales.

Por otra parte, la microscopía electrónica de barrido con microsonda asociada que posee el organismo permite la observación y análisis de partículas de tamaño inferior al micrómetro que son difícilmente determinables por microscopía óptica; además se pueden obtener datos semicuantitativos de su composición química a partir de los cuales se puede identificar la fase cristalina principal del mineral así como las potenciales impurezas presentes en el mismo.
A través del instrumental arriba descripto se determinan las características composicionales y texturales de rocas y minerales, tales como su composición mineralógica, alteraciones, inclusiones, morfología y tamaño de grano, entre las principales, utilizando la combinación de diferentes metodologías en función de los objetivos de los requerimientos solicitados; de igual manera se procede con los materiales derivados, en particular vidrios, cerámicos y refractarios.