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通过地球物理（人工地震，天然地震，大地电磁测深，重力）和岩浆岩石学方法反演大陆碰撞造山带及青藏高原壳幔组成、结构、构造和状态，揭示其动力学演化过程。进一步深入研究青藏高原岩石圈加厚、减薄、壳幔交换的过程和机制，下地壳及上地幔的流动特征。
通过构造地质学、岩石学、盆地分析、地质年代学结合数值模拟的研究，恢复历史时期大陆碰撞过程，重点是印度大陆和欧亚大陆的碰撞过程；揭示大陆碰撞形成的造山带、高原、走滑挤出、陆内俯冲、前陆盆地等最主要构造的形成历史和机制，青藏高原主要活动断裂的活动特性及与地震活动的规律。
青藏高原的生长（growth）是青藏高原地球动力学中最核心的大陆动力学问题之一，通过高原边界构造迁移历史的限定，揭示高原面积不断增长，向四周水平扩展的历史；重点通过各种高度代用指标重建高原不同地块地表古高度的变化历史，揭示高原隆升和垮塌的过程。
晚古生代-新生代青藏高原地区先后经历了多期大陆碰撞造山，发生了多幕式的大规模成矿作用，形成了以青藏高原为主体的特提斯-喜马拉雅全球罕见的世界级多金属成矿省。本实验室重点通过不同构造变形过程和不同变形方式时空转换的研究，确定构造变形对成矿作用、矿产分布和矿床构造的控制，了解矿产的分布规律，建立新的成矿理论模型，为建立新的矿产资源基地奠定坚实的科学理论基础。另一个重要内容是通过青藏高原及其周边新生代盆地地层年代学、沉积学及盆地构造学的分析，揭示盆山系统的演化，盆地盐油气资源形成以及后期破坏、改造的规律。
基于青藏高原生长历史的研究，恢复青藏高原变形隆升历史和相伴的气候 环境变化，揭示高原隆起过程及其对区域和全球气候环境变化的影响，厘定变形隆升和古地理变化；揭示青藏高原抬升和侵蚀历史以及浅表作用在造山带成型中的重要作用及环境效应。
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