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研究的化石生物类群包括节肢动物（主要是三叶虫、昆虫、叶肢介）、笔石、腕足类、软体动物（主要是头足类、双壳类、腹足类）、珊瑚（主要是皱纹珊瑚、床板珊瑚、石珊瑚）、海绵动物、棘皮动物以及一些疑难类群和遗迹化石，时代从前寒武纪到新生代。重点研究各相关古无脊椎动物类群的起源、演化、分类（系统学）、生态，以及它们的地层和古地理意义。主要研究方向包括：地球早期生命演化及环境背景；早古生代重大海洋生物事件的过程、型式及其背景机制；中、晚古生代主要海洋无脊椎动物的宏演化及其机制；冈瓦纳及特提斯生物与构造演化；重要层段年代地层（“金钉子”）与“后层型”研究；侏罗－白垩纪湖泊生态系统与环境演化；热河生物群及中生代生物事件等。
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