第二部分：地质力学基础理论与应用研究成果综述
一、发展和完善地质力学的基础理论
地质力学工作者通过逐步深入的探索与研究，对若干重要的基础理论问题，如地壳活动时期、性质、方式、方向与力源问题；不同时期地块的移动、转动与构造的定向、定位问题；不同时期的地极移动与地球自转轴移动幅度问题；全球构造体系、全球构造应力场与地球动力学等问题，不断完善与巩固本学科的立论基础，并在此基础上建立新的、更为科学的，以数理、力学为基础的地质力学基础理论体系。
（一）完善了地球动力学理论体系
在地壳运动问题研究方面：
1. 进一步从全球性的构造体系及古生物迁移与海水进退规程的定时性和定向性验证地球自转速度变化是地壳运动的主要动力源这一假说；
⒉ 从简单的球体模型、球壳模型发展到多层球壳模型计算由地球自转系统变化产生的经向切分力及纬向惯性力的量级：
⒊ 注意到挽近期陆壳洋壳解体后由地球自转速度变化而出现的全球引张应力带，如我国东部濒太平洋陆壳輓近以来阶段式地向太平洋方面的引张多层次滑移伸展；
⒋ 吸收最新成就，注意到全球构造格架除与地球旋转有关的动力作用具有基本的地球动力学地位外，一系列非对称表象显示可能存在经、纬向非对称环流及其复合作用；
⒌ 提出了一些新的理论分析尝试，如利用波动力学原理解释全球纬向构造体系的成生发展，认为地球内外差自转的摩擦力及较差自转的扭动力为两种最基本的大地构造驱动力等。
在构造体系研究方面：
⒈ 对构造体系的成生、发展演化与复合的研究正在逐步深入，已由个别构造型式的描述和分类，发展到典型构造型式的力学解析、构造体系的历史演化、断裂发展史及其形成地质环境的研究；
⒉ 地质力学通过对地壳表层构造的分析和研究，己对地壳构造和地壳运动规律取得了重要的认识，并对深部地壳构造做了某些推测，对海域的构造体系也进行了初步研究；
⒊ 地质力学关于地球动力学方面的工作，主要是从力学方面探讨构造体系形变场和应力场特征及其转变规律，为全球构造运动的动力学分析提供条件。并从全球构造着眼，开始探讨研究全球应力场、位移场、应变场及全球构造体系演化的动力学机制等。
在构造型式、单元研究方面：
⒈ 在构造型式上，从经向、纬向复杂构造带、斜向构造、各种旋扭构造到古构造都有所论及；
⒉ 从构造形迹的研究提高到其形成演化及力学机制的理论分析；
⒊ 陆内变形与陆内造山方面开展了有关燕山、秦岭—大别、华南、扬子、天山、华北与青藏高原及邻区的构造体系、形变特征、造山过程与动力学机制等方面的研究；
⒋ 对反映我国大陆輓近期构造形变的区域动力源最敏感的青藏高原的隆起及新华夏系的时空延伸及其活动性特点也是一个较受注意的焦点。
在构造应力场研究方面：
⒈ 计算了山字型构造、多字型构造、歹字型构造和旋卷构造等构造型式的应力场；
⒉ 利用弹性板的失稳屈曲理论研究了多字型和旋扭褶皱形成的力学模型；
⒊ 从固体宏观断裂理论出发，对形成某些棋盘格式构造的力学条件与结构面排列的规律从定量方面进行了分析，建立了雁行状断裂的斜列角与岩石力学参数和应力状态之间的解析关系，提出了多字型断裂等距性的力学机制；
⒋ 结合地震预报和工程地质，运用光弹、网格模拟方法对现今地壳运动方式及现代应力场进行了定量研究；
⒌ 关于全球构造应力场，利用球谐函数来研究全球性纬向带和经向带，采用将地球分成多层的弹性力学模型从理论上计算地球自转速率变化所引起的全球应力场。
（二）丰富和发展了石油地质力学理论
五十多年来，地质力学工作者在长期从事油气地质科学研究中，特别是在成功的实践中，积累了战略找油和战术找油的经验，充实和完善了地质力学找油理论，先后提出“构造型式控油理论”、“构造体系多级分阶段控油理论”、“构造体系复合控油理论”、“断裂控油理论”、“油田构造应力场控油理论”及“应力驱动油气运移理论”等石油地质力学理论体系。
此外，通过多年的努力，已建成了一批可以服务于油气研究的实验室，包括页岩油气调查评价重点实验室，构造模拟实验室，光测弹性力学实验室，岩石物性实验室，岩石力学与高温高压实验室，地应力测量实验室，X射线岩组实验室，新年代学测定实验室，热流测量实验室等。
（三）完善构造动力成岩成矿和矿产资源预测理论，促进地质力学矿田构造新兴学科的发展
地质力学矿田构造是应用地质力学理论与方法研究各类构造对矿田、矿床及与成矿有关的岩层、岩体、脉体的形成、改造、分布的控制规律和内在作用机理，从而有效指导深部及外围（隐伏矿床）找矿的特色学科。在中国，地质力学矿田构造是从20世纪60年代后逐渐发展起来的新兴学科。
矿田构造解析直接服务于地质找矿工作，包括成矿带资源潜力调查、区域找矿方向及预测、找矿靶区评价、矿区外围、深部找矿及矿体定位预测等不同尺度的地质找矿工作，在解决前期的危机矿山接替资源找矿中所发现的问题也己经取得成效。在金属矿产预测方面，广东仁化铀矿、新疆萨尔托海铬铁矿、辽宁夹皮沟金矿、赣南钨矿、浙江建德铅锌矿以及新疆阿尔泰、山东胶东、内蒙古赤峰、冀东、青海都兰等金矿的发现，阿尔金地区的综合找矿预测与突破等，建立了一系列经典的矿田构造模式。
⒈ 构造体系控矿理论
孙殿卿先生等（1987）着重论述了构造体系对矿产分布规律的控制作用、各种构造的控矿意义、成矿元素的迁移聚集与地应力场的联系以及构造运动和地壳演化与矿区矿带的分布关系，并据此推论了我国有希望的成矿区与成矿带，系统完善了地质力学理论对隐伏矿床的预测方法和理论体系，从而形成了多种矿床类型的构造一成矿模式，将矿田构造研究由侧重几何分析发展为在三维和四维空间中研究构造与成矿的动态耦合关系，建立了以构造研究与矿床成因研究相结合、单个构造研究与构造体系研究相结合、矿田构造研究与区域构造研究相结合、构造发展阶段与空间分带研究相结合、成矿构造环境与成矿物理一化学场相结合为特色的矿田构造分支学科体系框架。
⒉ 成矿理论和预测方法
吴磊伯先生等主张构造控岩控矿理论，运用地质力学方法，20世纪40年代在广西富贺钟地区首先发现了铀矿物，50年代指导了广东多宝山多金属矿的勘查工作；通过构造研究对南岭花岗岩和火山岩中的铀矿（广东仁化铀矿)取得突出的成绩，在20世纪50年代所指出的预测区，到目前为止，一直是我国主要的铀矿生产基地，1966年矿山资源危机，他带队前往研究，预测发现了新的富矿脉。从中国铀矿的发现到广东南岭仁化铀矿大型矿床的预测成功，为我国原子能资源找矿勘探做出了突出贡献。近年来，地质力学工作者应用地质力学理论和方法，以矿田构造研究为基础，开展了富铁矿、铜钻矿、金矿、铁矿、铜铅锌、钾盐矿、稀土矿和铀矿等国家急需紧缺矿种的成矿理论和预测方法研究，解决重大地质找矿理论与找矿方法问题，为我国矿产资源的寻找和矿业发展做出了贡献。
⒊ 动力成岩成矿理论和方法
杨开庆先生把地质力学理论与方法同矿床学和地球化学相结合，把形变与相变相结合，在长期实践的基础上，提出并逐步充实动力成岩成矿理论和方法，认为构造不仅是控岩控矿的条件，而且还能成岩成矿。该理论方法在区域构造、矿田构造、显微构造、矿床构造地球化学研究方面，完善了李四光关于构造地球化学研究的理论和方法，有多年的专业积累和突出成果，在铬铁矿、稀土、富铁矿和金等国家急需矿产的寻找、勘查开发和找矿预测地质理论方面取得了令人瞩目的成果。动力成岩成矿理论和方法的提出促进了地质力学矿田构造的发展，为研究动力作用与成岩成矿关系开辟了新途径。
近年来，地质力学矿田构造采用多学科综合手段，拓宽研究广度和深度，取得了新的进展。
（四）丰富和发展我国现代地应力测量方法
我国的地应力测量与研究工作是在李四光先生的指导下于六十年代初开始的，至今，已经建立了较为齐全的地应力测量方法，研制了多种不同类型的地应力测量仪器和监测系统，压磁电感应力解除系统、空芯包体应力解除系统、水压致裂应力测量系统、声发射应力测量、孔壁崩落应力测量、压磁应力监测系统、压容应力监测系统、体积应变监测系统等。并且在地震、地质、矿山、水利、水电、铁道、地下建筑工程等方面得到广泛应用，取得了显著的社会和经济效益。研制地应力测量实验室标定平台，建立地应力测量与监测野外标定试验基地，开展地应力测量与监测标定实验，在实验标定的基础上建立各种测量与监测方法的行业技术规范，以便取得可靠且统一规范的地应力数据。为国家重大工程的规划、设计提供基础资料，为深部地下工程建设以及深部资源开发提供科学依据，为地质灾害的发生机理、预测预报和大陆动力学研究提供科学依据。
2012年8月，地质力学研究所赴西沙永兴岛和石岛对即将开展深孔地应力观测研究的 “西科1井”进行了现场调研和地质考察。
在西沙开展地应力测量与监测工作，揭示沿活动断裂走向的地应力变化规律，将有助推进海域新构造运动与活动构造、区域地壳稳定性等研究，丰富和发展地质力学研究，提高地质力学影响力，也是地应力测量与监测研究发展中具有里程碑意义的事件。
（五）建立非线性工程地质力学与地壳稳定性评价体系
上世纪80年代初期，在我国逐渐形成了比较完整的区域稳定性评价理论和方法。胡海涛先生坚持和发展了李四光的“安全岛”思想，他认为：“区域稳定性是指工程建筑地区在内、外动力（以内力为主）的作用下，现今地壳及其表层的稳定程度，以及这种稳定程度与工程建筑之间的相互作用和影响”。他指出，区域稳定性研究要分析地质体的介质结构因素和动力因素两个方面。介质结构因素包括地层、岩性、构造及其形成、演化历史等；动力因素包括构造活动性、地震活动性、火山活动、水热活动、物理地质作用和工程地质作用等几方面。而且提出用量化指标，计算区域稳定系数的半定量评价的概念和方法，并编制区域稳定性分区图，按其稳定程度分级、分区评价。
迄今，区域稳定性评价理论观点得到了系统的完善，评价方法也不再停留于区划定性评价和影响因素分极指标评价法，而是提升到数值化、定量化乃至专家系统人工智能化的新的研究水平。
二、紧密结合国民经济建设的需求，地质力学的应用研究在实践中得到不断发展
地质力学工作者具有将科学研究与国家需要紧密结合的优秀传统，不断探索地质力学在国家金属与非金属、稀有金属和放射性矿产预测、地震地质和地震预报、区域地壳稳定性评价和地质灾害分析、开发利用地热资源第四纪地质与环境等方面的利用，为国家的建设做出了贡献。
在构造体系类型研究、结构面的研究、构造体系控矿研究方面，譬如，在不同力学性质结构面(张性，扭性或张扭性、压扭性、压性结构面)的控矿作用；构造体系复合(归并、交接、包容、重叠、复合)控矿和构造体系逐级(多级、分级、挨次)控矿；以及构造控矿的方向性、等距性、对称性规律；扭动构造型式和旋扭构造控制矿液、油气移聚规律研究都有很大进展。
（一）为中国石油大发现作出重大贡献
20世纪90年代以来，围饶中国油气资源调查和评价问题，地质力学工作者在中国西部地区塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、四川盆地和中国东部地区的渤海湾盆地、南海北部大陆架盆地等开展了盆地分析、油田应力场及陆上新区油气资源潜力综合预测评价工作，同时加强了全球油气资源战略调查，取得了重要的研究成果:柴达木盆地石油地质研究获得重大突破；塔里木盆地石油天然气地质攻关取得显著成绩；鄂尔多斯盆地低渗透裂缝油气藏定量预测评价成效显著。
此外，还在辽河油田盆地动力学研究、中国老油区油田三维应力场研究、南海北部大陆架盆地油气地质研究、我国陆上油气新区资源潜力评价和二十一世纪油气资源安全战略研究等方面也都有进展。
进入21世纪以来，地质力学工作者将地质力学与现代力学相结合，运用高科技实验技术，重塑盆地生、储油层三维应力及能量分布状态，提出应力和能量降低方向是油气运移方向，高应力、高能量圈闭的低值区则是油气聚集的有利场所，从而建立了盆地油气二次运移，聚集模式。大大发展了李四光石油“应力驱动”理论。
（二）为国家矿产资源的寻找和勘查作出重要贡献
1. 预测广东仁化特大型铀矿床，为我国核工业发展做出了重大贡献
吴磊伯先生早在四十年代初就与南延宗先生同受李四光先生委派首次在广西钟山发现铀矿；随后又总结构造体系控制铀矿分布的规律，即东西复杂构造带是最重要的含铀构造体系。广西钟山铀矿发现之后，又在南岭地区找到一系列铀矿床和矿点。杨开庆先生等在秦岭东西构造带内，亦发现铀元素富集，在西秦岭形成沉积再造型铀矿床，东秦岭亦然。阴山—天山东西带亦为铀元素富集的构造带，如在北山、南北天山等地皆有之。1964年4月吴磊伯先生在诸广山铀矿区时指出：“矿区NNW向矿脉受呈雁行排列的张扭性断裂带控制，对铀矿的成矿非常有利。9号脉延伸深度可能大于300m，矿区前景很大。”
在20世纪70到80年代，地质力学工作者又先后多次到该区开展工作，为扩大铀矿远景储量做了新的贡献。
进入21世纪，地质力学研究所承担了国家“973”项目中的《中新生代盆山流体系统与可地浸砂岩型铀矿成矿规律研究》。预测形成大型铀矿床的有利区段。已经取得一系列新进展。
2. 为寻找新的铬铁矿、对铁、铜矿、金矿等矿床指出新方向
杨开庆先生等人多次在不同时间、不同场合发表了构造控制铬铁矿分布是主导因素的观点。并指出查明矿带中矿体富集的地段和深部盲矿体的部位。终于在1969年，经勘探证实为一大型铬铁矿床。在随后的几年，杨开庆先生还指出西藏罗布莎铬铁矿纵向构造控矿；在辽宁发现铬铁矿固态侵位及成矿机理，为在我国寻找新的铬铁矿矿床指出了一种新的方向。
上个世纪80-90年代，地质力学工作者对安徽泸江—纵阳及外围主要构造体系及其对铁、铜矿产的控制作用研究；对“新疆喀拉通克铜镍矿带控矿构造”研究；对“江西万年虎家尖银金矿区及其外围控矿构造和找矿方向”研究，；对“燕山地区主要构造带内若干有用元素集散特征”研究都取得很好的成果。90年代以来，《阿尔金地区成矿地质条件与远景预测》研究；对“冀东西段金矿控矿构造模式及找矿方向”研究；对“金厂沟梁金矿成矿规律，构造控矿模式及矿脉预测”研究；对“胶东西北部典型金矿带金矿田构造控岩控矿及构造动力成岩成矿地质特征”的研究；对“雪峰山中段金锑矿构造控矿分析与资源预测”研究等无论在成矿理论，构造控矿模式，找矿方向都取得显著的成果和巨大的经济效益。
（三）坚持开展地震地质工作，为保障国民经济建设和人民生命财产安全作出贡献
遵循着李四光先生开辟的探索地震预报的道路，地质力学研究所坚持开展地震地质工作，为保障国民经济建设和人民生命财产安全作出了贡献。1976年7月28日唐山地区发生强烈地震波及首都北京，随即运用地质力学观点编制了第一张北京地区构造体系与震中分布图(1:20万)紧急报送中央防震抗灾指挥部使用；在陈庆宣先生指导下，参加了北京地震地质会战工作，主持了北京地区构造调查分析，编制了《北京地区构造体系图》(1:10万)《北京地区活动构造体系图》(1:10万)；京、津、唐、渤、张地区现今地应力状态与地震关系的光弹网络模拟，京、津、唐地区构造运动场特征及演变规律研究。为保卫首都人民生命财产安全作出了贡献。
汶川地震发生后，根据国土资源部指示，2008年5月16日，中国地质科学院董树文副院长率由地科院地震地质专家组成的国土资源部地震活动断裂调查组，赶赴四川震区开展地震活动断裂与地质灾害调查工作，调查组成员包括有地质力学研究所近10位专家。
（四）为国家重大工程规划和建设提供地质安全保障
区域地壳稳定性研究是中国土生土长的、具有中国特色的工程地质分支学科。
20世纪70年代以来，地质力学研究所先后开展青藏铁路沿线地壳稳定性调查评价、广东大亚湾核电站选址、长江三峡库区地质灾害调查及监测预警系统建设、黄河黑山峡水利枢纽工程规划选址、西气东输西段(玉门—武威)地壳稳定性调查与评价、陕北晋西黄土滑塌灾害的成灾机理及地域性规律研究、对输油（气）管道工程如中国——哈萨克斯坦输油管道阿拉山口——独山子段、中俄管道调整段（海拉尔——大庄段）、锦州——郑州段、青岛段等地质灾害危险性评估、北京地区地壳稳定性研究、深圳市区域稳定性评价等项目研究，为我国铁路、核电、水利、以及滑坡灾害预警理论与方法、地应力动态监测技术在灾害预报中的应用、新构造运动程式与地质灾害发生背景的力学模拟、地质灾害防治中岩石动态损伤及断裂实验的研究等，为国民经济建设做出了贡献。特别是通过研究，率先捕捉到2001年昆仑山西Ms8.1级地震前后的地应力变化，为青藏铁路设计提供了第一手资料；根据青藏高原东南原地壳稳定性评价结果，提出了滇藏铁路丽江-香格里拉段线路优化建议，被铁路规划部门采纳，预计节省投资约4.3亿元；2008年汶川地震之后，地质力学研究所进一步加强了地应力测量与监测工作，在青藏高原腹地及东南缘初步建成了地应力监测网络，开展了首都圈活动断裂工程地质稳定性研究与地应力监测，目前地质力学研究所在全国建立的野外地应力实时监测站达62个，等等。这些研究成果不仅为国家重大工程规划和建设提供了地质安全保障，而且推动了学科发展、促进了青年人才的成长。
（五）地应力测量在矿山上的应用卓有成效
地壳内部和表面发生的各种构造现象及其伴生的物理化学现象都与地应力的作用密切相关。各种流体（石油、天然气、矿液、地下水等）也在地应力作用下移聚形成可采资源。同时地应力的作用也会造成多种地质灾害，如地震、矿震、煤瓦斯突出、岩爆、坑道突水、巷道变形、油井套损等。因此，研究地应力状态，对于资源合理开发利用、预测地质灾害都有重要的意义。
甘肃金川矿区是我国最大的镍生产基地，储量位居世界前列，是我国大型资源综合利用基地之一。但由于矿区工程地质条件复杂，地应力大，致使巷道产生严重变形和破环，影响了矿区的建设和开发，矿山一度陷入困境。从1975年以来，地质力学研究所与兄弟单位协作，在矿区及其外围开展了原岩应力实测、地质构造调查及构造应力场的研究，并应用于矿山开采设计中。在全面调查矿区巷道变形和破坏的基础上，结合地应力实测结果、工程地质条件、岩石力学特征、有限单元法应力分析，寻找出巷道变形和破坏的主要原因，并相应地采取了有效的防治措施，在现场检验中取得了良好的效果。同时还对矿区的采场设计有关的应用技术问题提出了建议，取得了很好的效果，使矿山获得巨大的经济效益，摆脱了困境。该项研究获得地质部科技成果一等奖。
随着经济建设发展的需要，很多部门诸如地质、地震、矿山、水电、建筑等都开展了地应力测量。与此同时，地应力测量的理论研究、仪器和方法的改进完善也有显著发展。例如潘立宙的《测量地应力的钻孔变形法》、王连捷等《三维地应力测量的计算》《平面地应力测量结果的最小二乘方整理方法》《绝对地应力测量的实验研究》、廖椿庭的《矿区地应力测量与矿山设计》等项研究。
地质力学研究所还开展了云南马鹿塘电站、黑龙江荒沟抽水蓄能电站、安徽安庆铜矿、山东万福煤矿地应力研究；精河—伊犁—霍尔果斯铁路北天山特长隧道和湘渝铁路新增二线隧道深钻孔地应力测量；地应力动态监测技术在资源开发和灾害预报中的应用；地应力长期监测系统现场测试研究；地应力方向三维变化研究以及水压致裂地应力测量仪器研制、地应力监测系统改制、空心包体三轴地应力测量系统升级改造、加长型KX-81地应力计试制。金川矿区应力场和岩石力学研究、深圳市罗湖断裂带地应力监测研究，是在以往监测研究的基础上进一步的深入研究。前者对于矿山持续开发，后者对于城市建设发展，都有深远的意义和实用价值。并且是第一次在沿海经济特区建立了地应力长期监测站。
在2001年开始实施的《青藏铁路沿线活动断裂与地质灾害调查》项目中，地质力学研究所开展了青藏铁路沿线重点地区的地应力测量，在昆仑山口隧道、风火山隧道、羊八井隧道地应力测量基础上，在康马—拉萨—格尔木不同构造单元的部位进行地应力测量，初步建立了康马—拉萨—格尔木地应力测量剖面。对青藏高原内部地应力测量获得重要观测资料。采用压磁法地应力测量技术，首次系统测量青藏高原内部地应力状态，获得2001年11月14日昆仑山8.1级地震前地应力对比观测数据，为评价青藏铁路隧道工程安全和地壳稳定性提供了重要观测资料。另外还对青藏铁路重要隧道进行岩石力学实验和应力场数值模拟，为隧道设计和应力场模拟提供必要参数，对隧道支护方案、工程安全措施提出了合理建议。
（六）地热地质和地热开发利用方面取得显著成效
地质力学工作者在1956年至1964年先后在大庆油田、开滦煤矿、天津市、湖北英山县、河北怀来县、湖南、广东开展了地热地质研究和开发工作；1974年至1976年开展福建福州地区地热资源调查评价、编图；1965年-1973年坚持京津地区地热资源勘探开发利用研究工作；通过在青藏铁路格尔木-拉萨沿线对温泉地热资源进行了深入工作，取得了大量第一手资料；1976年-1981年承担的西藏羊八井地热田的地热地质研究项目，对地热田资源进行了初步评价，预测了热田勘探开发有利区域和部位，为羊八井热田的勘探开发和地热电站建设提供了重要依据。自1983年开始，承担了西藏阿里地区朗久热田地热地质研究、勘探开发、地热电站建设项目，为后期朗久热田开发、地热电站建设打下了良好基础；在国际合作研究方面，20世纪80年代初至90年代初，与法国科学家合作，开展了“西藏地区水热活动及热水地球化学调查研究”；与法国科学家合作开展“西藏南部羊卓雍湖、普莫雍湖热流测量与研究”，两国科学家共同在西藏海拔4300米和4500米的羊卓雍错和普莫雍错湖面，采用深海测量仪首次测量到91mW/m2和146mW/m2的高热流值，合作项目成果发表于《Nature》和国内《科学通报》、《地球物理》等刊物，填补了本区这项研究的空白，成为中法青藏地质研究合作重要成果之一，为后期中外地球科学家青藏高原研究提供了具有科学价值的数据。
此外，还编写出版了专著《火山、温泉、地热能》，编制了《全国温泉分布图》。
（七）为中国第四纪冰川学提供了丰富的依据
孙殿卿先生在60年代就注意到充实、提高、发展我国第四纪冰川学。在综合研究冰川遗迹的同时，进一步研究冰川的时空分布、冰期划分、气候演变、构造与气候旋回、第四纪冰川与第四纪地质、环境地质等重大问题。不断总结调查研究成果，不断发现新问题，指出研究方向，为发展中国的第四纪冰川学作出了卓越贡献。数十年来，中国第四纪冰川和冰期的研究取得了新的进展，一批新的第四纪冰川遗迹被发现，第四纪地层的冰期系列相继建立起来，这些都为扩展和加深第四纪的古气候、古环境研究提供了新的资料。同时也为研究中国第四纪变化规律和全球变化的关系提供了很有意义的信息。
此外，地质力学工作者在“黄土与古季风”研究中参与提出解释东亚自然环境变迁的“季风控制论”，并在“黄土、第四纪地质、全球化”研究中积累了较丰富的理论知识和实践经验。在第四纪构造和第四纪冰期研究的基础上首先提出研究构造气候旋回理论，并致力于把构造气候旋回、冰期气候旋回和季风气候旋回在中国表层系统巨变研究中紧密结合起来，以求揭示第四纪以来中国自然环境的时空演变过程。同时，还进行了湖泊地层与黄土地层的环境记录研究。
20世纪90年代以后，为适应学科发展和社会需求，地质力学研究所开展了第四纪环境与全球变化的研究。研究中国大陆晚新生代构造地貌和自然环境格局的时空演变规律及对过去全球变化的响应，揭示中国晚新生代地质环境和气候环境形成演变的过程、阶段和机制，探讨第四纪气候变化和人类活动的关系，预测未来变化趋势，为我国环境安全与社会经济可持续发展战略决策提供科学依据。
（八）古地磁与古构造重建
按照李四光先生“利用岩石剩余磁化强度的方向来检验地质构造运动问题”的研究思路，地质力学研究所古地磁实验室先后开展了地块旋扭运动、大陆地块运动与极移曲线以及第四纪磁性地层学的古地磁检验课题研究工作。十三陵古地磁实验站曾经是国内第一流水平的科研实验室，对我国古地磁事业的发展起到了一定的推动作用。1973-1974年，地质力学研究所先后两次到元谋盆地对元谋组采集古地磁样品，并发现了元谋人牙化石，经用古地磁方法测定，首次测出元谋人年龄为170万年左右，从而把我国过去发现最早的猿人年代推前了一百多万年。
数十年来，特别是90年代以来，地质力学研究所古地磁研究人员在地球科学的多个研究领域如大地构造学、地层学、地球动力学以及第四纪地质与环境研究等方面，进行了大量的科学研究，2008年被批准为中国地质科学院古地磁重点开放实验室，2012年获准建设国土资源部古地磁与古构造重建重点实验室。根据面临的重大科学技术难题和相应的关键科学问题及矿产资源勘查、古环境重塑、大型断裂带运动特征等整体化、系统化的发展趋势，实验室以古地磁方法为技术核心，古构造重建为理论基础，设置了古构造重建与大型矿产资源关系、块体运动过程与大型断裂带运动特征定量分析、环境磁学与全球气候变化、岩石磁学新领域应用等研究方向。
（九）开展遥感技术应用研究取得显著成效
上世纪80～90年代中期，“遥感地质实验室”作为“地质力学开放实验室”之一，主要从事工程地质、矿床地质领域的遥感技术应用研究工作。研究人员在多源遥感数据融合技术，地质、土地、环境变化信息提取方法，工程地质、环境地质调查、监测、评价等方面积累了丰富的资料、技术和经验。例如城市土地利用动态遥感监测中变化信息提取方法的研究；长江三峡库区(奉节-巴东段)主要衍生地质灾害遥感调查与监测；渝东南岩溶石山地区石漠化遥感调查及发展趋势分析；青藏铁路格尔木—拉萨段遥感影像处理与活动断裂解译；矿山尾矿固体废料环境污染遥感调查技术研究；若尔盖高原盆地沙石漠化遥感调查及发展趋势分析；三峡引水工程秦巴段区域工程地质遥感调查评价；青藏高原河流湖泊生态地质环境遥感调查与监测等项目研究都取得了显著成效。
（十）极地地质科学考察成果显著
地质力学研究所科研人员首次参加中国南极科学考察是1998-1999南极夏季，第十五次中国南极科学考察组建了格罗夫山考察队，在南极内陆开展科学考察的同时，对格罗夫山进行系统的地质考察。这也是国际上第一次对南极内陆地格罗夫山进行系统的地质科学考察。考察队在罗格罗夫山核心地区完成了地质草测，回收了我国第一块南极陨石。随后，还证实了格罗夫山是东南极泛非造山带的组成部分。
此后，地质力学研究所参加了第十九次、第二十一次、第二十二次的南极科学考察队，执行了中国地质调查局1∶50万普里兹带地质图编制任务，首次在普里兹湾沿岸260公里跨度范围对东南极普里兹带进行地质科学考察，这不仅是我国在普里兹湾沿岸地区最大跨度的陆地科学考察，也是国际首次对普里兹带系统地科学考察，丰富完善了对普里兹带的认识和研究。中国中央电视台对这次考察进行了报道。还完成了格罗夫山地区1∶5万系列地质图的草测，并且在格罗夫山北部空白区进行了地质测量。此次地质科学考察有多项新发现，并被中国中央电视台给予系列报道。
2005年8月，赵越研究员参加了第二次中国北极黄河站科学考察。他和李廷栋院士一起对中国北极黄河站所在地新奥尔松和王湾地区进行了地质科学考察。赵越研究员还曾于1989-1990年南极夏季参加第六次中国南极考察队，参加了中国南极中山站的初建，并担任考察队刊物“极地之声”的编辑；后又于1996-1997年南极夏季参加第十三次中国南极科学考察，曾担任考察队的临时党委委员，参与考察队的领导工作。
地质力学研究所地质学家对南极研究的主要贡献是：普里兹湾地区的主期变质—变形发生在泛非时期，东南极大陆及其所属地东冈瓦纳陆块是泛非期拼合形成的。过去，国际地学界普遍认为：东南极大陆及其所属的东冈瓦纳古陆是在距今10亿年的格林威尔造山事件中形成的。而我国地质学家在中山站建设初期的地质调查和研究中首先发现，南极大陆乃至冈瓦纳古大陆应当是在距今5亿年前的“泛非”构造热事件重要性质的地区就是我国南极中山站所在的拉曼斯丘陵，它地处普里兹湾沿岸中心地区。后来，国际同行们在普里兹湾沿岸不断证实“泛非”期构造事件的强烈作用，将其命名为普里兹带，并与南极大陆和冈瓦纳大陆的形成紧密联系。目前，地质力学研究所南极地质研究组是我国同时也是国际上一支重要的研究队伍。
（十一） 水文地质工程地质研究卓有成效
在胡海涛先生的带领下，在国内率先提出地下水系统研究，并成功运用同位素技术、地下水动力学，水化学综合研究地下水从补给、迳流到排泄的全过程。在山西太原西山岩溶地下水系统研究中取得很好成果，在第28届国际地质大会上发表论文，得到国内外专家的好评。氚同位素和氘、氧-18的水样制备系统以及电导率等测试仪器，与中国科学院生物物理研究所、中国地质科学院矿床地质研究所合作，完成了数百件地下水同位素的测试工作，为地下水系统研究提供了宝贵的数据。
（十二） 燕山地区地质构造研究取得重要进展
早在上个世纪60年代，孙殿卿先生等就对燕山地区构造体系及其联合复合现象开展研究，提出在地层发育不全的情况下可以借助构造体系的作用来帮助判断主要构造运动的时期，并且发现了一个前弧向北凸出的小型山字型——“火神庙”山字型，在对燕山弧形构造带及其派生的旋卷构造群进行野外调查和室内模拟的基础上，对它们的运动方式进行了探讨。
上世纪80-90年代，在崔盛芹先生带领下，《燕山地区中新生代陆内造山作用》研究项目组取得若干突破性进展：（1）在陆内造山作用研究方面：首次命名、提出“燕山型”陆内造山作用、造山带，阐明其“三阶段”的发展历程、形成机制及大陆动力学意义；初步建立陆内造山作用、造山带的理论系统——指明其基本涵义、将其划分为“两大类型”，并提出将全球性中新生代大陆造山带类型划分为陆缘型、陆间型、陆内型的“三分方案”。（2）在京郊（十三陵-龙庆峡-八达岭地区）建立“燕山型”陆内造山作用国际性现场展示窗口。（3）在岩石圈三维构造格局及构造运动研究方面：首次阐明燕山及邻区岩石圈三种不同深度（地表、地壳、岩石圈上地幔）、具有“三层式”不同特征的构造格局及其控岩、控矿意义；提出“构造运动序列”概念，指明构造运动时期、性质的“综合鉴定途经”，并新命名了两次构造运动——燕辽运动、渣尔泰运动。（4）在应用基础研究领域：研究构造控矿规律，查明成矿时代、矿化程度与陆内造山过程关系；阐明不同类型线性构造、环状构造的控矿意义；提出“东西成行、北东成带、交点成结”的成矿空间分布规律；在区域地壳稳定性研究方面，总结新生代及现今活动构造踪迹的活动特点，并编制北京及燕山地区地壳稳定性分区图。
2000年-2005年，地质力学研究所《燕山地区中生代陆内造山过程的地质记录调查》和《燕山板内造山带的结构、变形过程及动力学》研究项目取得重要进展：
1. 对燕山运动问题进行了研究和总结。系统地阐明了大规模火山喷发和燕山运动的大地构造学意义，提出它代表了中生代时期东亚构造体制的转变。
2. 发现了华北地块北缘晚古生代是一个安第斯的大陆边缘中地壳的岩石。燕山板内变形很可能起源于华北克拉通基底形成时古老构造的复活。
3. 证明邓杖子组为晚三叠世到早侏罗世强烈构造变形过程中的崩塌、滑坡、泥石流沉积，这为了解当时区域的古构造、古地理和古气候提供了重要证据。这一结果可能是我国乃至世界最早的确切记录的崩塌-滑坡-泥石流沉积。
4．对辽西凌源太阳沟开展了1:1万构造地质调查，查清了区域晚三叠世至中侏罗世的推覆和滑覆构造。这是迄今为止我国开展的最为详细的构造地质工作之一，这项工作为解释燕山板内造山带的结构和缩短量奠定了基础。
5. 查清了区域晚三叠世的构造变形。对盘山杂岩体开展了1∶2.5万构造地质和侵入岩的调查。确定早期的正长花岗斑岩床侵位于区域变形前的214Ma,盘山杂岩体侵位于203-210Ma.岩体侵入了区域的褶皱和逆冲断层，因此，区域的褶皱和逆冲变形发生在214-210Ma期间。这与本项目在辽西牛营子盆地确定的晚三叠世变形是一致的。