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Les activités de l'IMPMC dans les domaines de l'environnement sont centrées sur la compréhension et la modélisation des réactions impliquant des minéraux au cours de certaines étapes fondamentales des cycles biogéochimiques des éléments à la surface de la Terre (altération des roches, formation des sols, transport par les eaux, sédimentation, diagenèse).

Ces processus font intervenir des réactions aux interfaces solide-solution-organismes biologiques qui sont étudiées sur des sites naturels pilotes et sur des systèmes modèles au laboratoire, à l’aide de techniques de spectroscopie (XAS, Résonance Magnétique, infrarouge) et de microscopie (MEB, MET) qui permettent de décrire les mécanismes de ces réactions jusqu’à l’échelle moléculaire.
Les réactions aux interfaces minéraux-solution-molécules organiques, jouent un rôle majeur dans l'évolution des surfaces continentales et de leurs écosystèmes, car elles contrôlent la solubilité et la biodisponibilité des éléments (nutriments et polluants) au travers de processus de complexation, d’oxydoréduction, d’adsorption et de croissance cristalline.

Les minéraux néoformés dans les sols présentent également une grande variété de défauts étendus (fautes d’empilement, amorphisation par recul alpha, clusters d’impuretés) et localisés (impuretés en traces, défauts électroniques). Ces caractères nous renseignent sur leurs conditions de formation et d'évolution. Par exemple, à basse température, la structure cristalline locale, la taille et la morphologie des (nano)cristaux dépendent directement des cinétiques de formation, qui sont contrôlées par les paramètres physico-chimiques et biologiques des milieux (activités chimiques, T, pH, Eh, catalyse enzymatique).