在磷块岩矿床研究方面，早在50年代孟祥化在前苏联沙茨基院士指导下完成了对前苏联卡拉套寒武纪磷酸盐盆地的系统研究。首次发现浅水动力环境成因的磷块岩和浅水交错层，他根据自己获得的大量动力学因素和标志重新编制了该盆地的岩相古地理图，纠正了该成磷海盆地被颠倒的深浅关系，提出磷酸盐富集堆积的浅水动力作用观点，修正了卡查科夫的化学沉淀说。这一研究成果得到布申斯基、什维佐夫等著名科学家的支持和赞赏。他被邀请在莫斯科自然科学协会做学术报告，其成果发表在前苏联科学院院报上。后来在布申斯基著的《亚洲古老磷块岩》一书和国际沉积学进展《浅水沉积》专辑中均详细地引用了孟祥化当年关于含磷沉积建造的研究成果。在回国后的二三十年间，他继续研究了南方和北方震旦—寒武纪磷块岩矿床，得出了中国南方和北方磷矿成矿条件有重要区别的结论，即南方磷矿属火山硅质建造序列，北方磷矿属于稳定陆源建造系列；并发现南方磷矿的磷质来源为海源和海底火山喷发的多来源成因，这一结论后来为他人的进一步研究所证实。在他参加和指导的北方寻找磷矿研究工作过程中，于通化地区发现了属于稳定克拉通单陆屑型磷矿。他对我国震旦—寒武纪磷矿的动力化学聚磷模式进行了高度的概括和总结。这些研究成果被选入第五届国际磷块岩学术讨论会报告和第13届国际沉积学大会文集。他提出的磷块岩结构分类已被地质界同行采用。

    在铝土矿床研究方面，他应用比较沉积学方法在宏观野外剖面观察和室内显微结构和超显微结构研究中，于华北几个铝土矿床中发现了大量再沉积碎屑结构和重力流性质的沉积结构，提出了新的铝土矿成因结构分类，编制了含铝岩系的岩相和微相古地理图，提出了华北石炭纪铝土矿床是铝土风化壳经风暴浊流再搬运堆积富集的成因观点。这一结论较合理地解释了铝土矿床沉积层序是风化壳层序的反顺序的基本事实。这一研究成果不仅得到国内同行的赞同和应用，而且引起了国际同行的重视。

    在锰矿床研究方面，他对鹤庆式锰矿床的成因及西南地区锰矿床类型进行了系统研究和分类，并提出了火山沉积建造是最重要的含锰建造。指出中国大型锰矿床的形成与地壳破裂有关，锰质来源与深成幔源动力场有关；提出中国锰矿床具有多旋回性，每次大的区域张裂活动之后和全球海平面上升均形成特定的锰矿床。这些研究成果均在国际会议上发表并受到国内外同行的重视。他和他的合作者发表的“张裂盆地与锰矿成因”和“震旦纪建造古地理与锰矿成因”等论文，以及在1992年日本召开的第29届国际地质大会上发表的“中国震旦纪沉积建造与板块古大陆再造及其资源意义”等论文已被美国沉积地质专刊选入。

    孟祥化的成果是多方面的，他除了上述有关沉积建造学方面所取得的成就外，在内源沉积理论研究方面，碳酸盐风暴流事件沉积学层序地层方面也取得了突出的成就。

    在内源沉积理论研究方面，他运用比较沉积学方法，结合本人在碳酸盐沉积和磷、铝土、铁沉积的系列研究和实践，把现代碳酸盐岩新理论应用推广到包括碳酸盐岩、磷、铝、铁等在内的内源沉积盆地的整体研究。1985～1990年前后提出内源沉积作用整体动力场涵义的内容和概念，用动力场概念研讨了沉积体系、相模式。这些在内源沉积动力场方面的开拓性研究，均系统地概括和总结在他与他的多年合作者葛铭合写的专著《内源沉积盆地研究》一书中（石油工业出版社，1993年版）。

    自70年代以来，他把建造研究和地质事件联系起来，在华北元古代、震旦系、寒武系、奥陶系及石炭系的碳酸盐地层中发现了丰富的风暴事件沉积记录，特别是在华北上寒武统发现了广泛分布、高频率层次产出的风暴层序和相序类型（图3）。通过对典型剖面的深入详细的沉积学研究和区域分析、对比，建立了华北型风暴岩类型和风暴流沉积相序模式。所发现和建立的原地型、异地型风暴碳酸盐岩类型均具有风暴流作用的重力流性质，这是我国特有的新发现，改变了长期以来对华北地台晚前寒武至上古生代沉积都是正常水流和波浪作用形成的传统观念。华北型风暴流沉积具重力流性质的沉积标志的发现与研究，丰富了风暴作用理论，也丰富了现代碳酸盐重力流沉积研究内容。以他为首完成的“华北古浅海碳酸盐风暴沉积和相序模式获地矿部科技成果三等奖。这一研究成果受以到国内外同行的重视，这一研究成果已经列为第30届国际地质大会考察路线，并在澳大利亚召开的第12届国际沉积学大会（1986年）以及1987年于法国召开的首届碳酸盐重力流沉积学术讨论会上向国际同行作了学术报告，均得到了各国专家的较高评价。国内外沉积学家普遍认为，我国华北建立的原地型和异地型风暴重力流碳酸盐沉积类型是世界较为罕见的发现。近年又通过国际交流和互访，国际著名沉积学家M.E.Tucker和安塞尔等人都现场考察了本项研究成果，给予了充分肯定，并使本项研究成果扩展为一项国际性研究计划，获得了英国皇家协会的资助，目前正在进行更深入的研究。

    孟祥化不但是一位杰出的沉积学家，还是一位杰出的地质教育家。他从1961年和1985年起分别担任沉积学硕士导师和博士导师，先后为国家培养了沉积学专业高层次人才20余名；他还接受了国内访问学者和专业教师进修的培养工作；他为地矿部门和其他部门举办了上千人次学习研讨班，为地质行业沉积学理论推广和岩相古地理、沉积建造学研究的广泛开展和提高做出了较大的贡献。

    孟祥化和葛铭领导的科研集体在近几年来对沉积建造的旋回层序与全球海平面变化等前沿性课题进行系统的研究，并已取得了某些突破性进展，如首次在碳酸盐台地中发现了海绿石质凝缩层，并发现了具有全球意义的长山期最大海泛事件，提出了全球对比模式。