Sedimente am Meeresboden dienen als dynamische Grenzschicht zwischen den Ozeanen und den geologischen Formationen im Untergrund. Der biogeochemische Stoffhaushalt der Ozeane, die Zusammensetzung des Meerwassers sowie die Entstehung von  Ressourcen im Meeresboden werden maßgeblich durch den Stoffaustausch über diese Grenzschicht reguliert. Die Forschungseinheit Marine Geosysteme untersucht daher die mikrobiologischen, chemischen, physikalischen und geologischen Prozesse in Sedimenten, sowie die Wechselwirkungen der Sedimente mit den Ozeanen und geologischen Formationen. Modernste Techniken werden entwickelt und eingesetzt, um diese Arbeiten zu ermöglichen. Dazu gehören seegängige Geräte zur in-situ Stoffflussmessung am Meeresboden, mikrobiologische und molekulare Verfahren zur Bestimmung der Umsatzraten im Sediment sowie numerische Modelle mit denen der benthische Stoffumsatz unter dynamischen Randbedingungen quantifiziert und prognostiziert werden kann. Innovative Techniken zur Analytik stabiler, nicht-traditioneller, radiogener und radioaktiver Isotope werden angewendet, um Mineralbildungsprozesse und andere Sediment-Wasser-Reaktionen aufzuklären und die Veränderung der Meerwasserzusammensetzung auf geologischen Zeitskalen zu rekonstruieren. 

Geologische  Formationen im Meeresboden werden zunehmend erkundet und industriell genutzt, um den ständig wachsenden Bedarf an energetischen und mineralischen Rohstoffen und Speicherpotentialen zu befriedigen. Die Rohstoffausbeutung ist dabei mit erheblichen und besonders in großen Wassertiefen weitgehend unerforschten Umweltrisiken verknüpft. Die Forschungseinheit Marine Geosysteme entwickelt daher neue Überwachungsverfahren und Ansätze zur nachhaltigen Nutzung von Meeresbodenressourcen, um die Belastung der Ozeane und Ökosysteme soweit wie möglich zu minimieren.