Большой период (1959-1969 гг.) плодотворной научной деятельности Л.М. Зорькина связан с ВНИИгазом, где он занимался в основном изучением гидрогеологических условий нефтегазоносных бассейнов.

Под руководством проф. Л.М. Зорькина разработаны фундаментальные вопросы теории и практики геохимических исследований в процессе проведения геолого-разведочных работ на нефть и газ. Под его руководством и при его непосредственном участии подготовлены и изданы "Рекомендации по геохимическим методам поисков месторождений нефти и газа" (1975), монографии "Геохимические методы поисков нефтяных и газовых месторождений" (1980), "Геохимия природных газов нефтегазоносных бассейнов" (1984) и "Основы теории геохимических полей углеводородных скоплений" (1993). Все это способствовало широкому внедрению геохимических методов в практику работ, применение которых в целом ряде регионов Средней Азии, Западной и Восточной Сибири обусловило открытие новых месторождений нефти и газа.

Важное место в научной деятельности проф. Л.М. Зорькина принадлежит фундаментальным разработкам в области нефтегазовой гидрогеологии. Результаты многолетних исследований Л.М. Зорькина по различным нефтегазоносным районам б.СССР опубликованы в 300 работах. Он соавтор более 20 изобретений и одного открытия.

Л.М. Зорькин награжден двумя орденами Красной Звезды, двумя орденами Отечественной войны II степени, медалью "За отвагу", памятными медалями, нагрудными знаками "Отличник газовой промышленности СССР" (1965 г.), "Отличник разведки недр" (1974 г.), медалями ВДНХ. Указом Президиума Верховного Совета РСФСР (1981 г.) Леониду Матвеевичу присвоено почетное звание "Заслуженный геолог РСФСР".