“金釘子”是全球年代地層劃分對比的國際標準。截至2018年7月，在全球確定的60多個“金釘子”中，我國有11個，居全球之首，其中7個（長興階、排碧階、吳家坪階、赫南特階、古丈階、江山階、烏溜階）由南京古生物所完成。 古脊椎所基于多年持續的大規模野外調查和發掘，開展遼西熱河脊椎動物群研究，取得了一系列重大發現和原創成果，豐富了人類對早白堊世陸地生態系統的認識，在脊椎動物許多類群的起源和系統演化研究方面具有重大意義。獲2003年度中國科學院杰出科技成就獎，入選《時代周刊》 2007年度世界十大科技發現、《科學》 2014年度十大科學突破。

古脊椎所通過對8萬—12萬年前東亞地區最早的現代人化石的發現和研究，否認了現代人“非洲起源說”的部分觀點，提出了現代人在東亞出現與擴散的新假說，為研究東亞人類演化規律提供了重要化石證據，將中國古人類演化研究推進到國際前沿水平。相關成果入選《自然》 2014年度十大科學事件。

11 第四紀環境研究

第四紀環境領域是近年來全球變化研究的熱點。地質地球所、地球環境所、寒旱所等單位，以黃土、冰川為古環境研究的重要載體，在第四紀地質學與環境研究中取得了一系列重要成果，為認識全球環境演變規律、理解現今環境變化原因、評估未來環境發展趨勢提供了科學依據，處于國際地球科學前沿。

在第四紀黃土環境研究方面，中科院提出“新風成學說”，該學說基于中國黃土重建了250萬年以來的氣候變化歷史，推動了地球環境科學發展，對黃土高原水土保持、植被重建、沙地治理等具有重要實踐意義，為國家黃土高原綜合治理提供了決策支撐。“黃土高原綜合治理定位試驗研究”獲1993年度國家科學技術進步獎一等獎。

在第四紀冰川研究方面，中科院查清了我國第四紀冰川分布及特征，編繪了我國第四紀冰川分布圖，突破了傳統第四紀四次冰期學說，發展了國際第四紀冰川與環境變化研究科學理論，對未來水資源變化和環境演變及可持續發展具有重要意義。

12 東亞大氣環流研究

大氣環流研究是揭示大氣運動規律、探索全球氣候變化、進行氣候預測和天氣預報的重要途徑。大氣所、地球物理所對東亞大氣環流運動規律進行了系統深入研究，原創性提出了氣候突變概念，發現東亞和北美環流在過渡季節有急劇變化的現象，研究發現并證明了阻塞高壓在持續異常天氣預報中的重要性，揭示了東亞大氣環流對中國氣候的影響機理。獲1987年度國家自然科學獎一等獎。

東亞大氣環流研究為我國20世紀80年代建立數值天氣預報模式奠定了理論基礎。1980年，大氣所與中央氣象臺等合作成立了“聯合數值預報室”，將系列成果發展成為我國氣象業務的主要模式；1982年，中央氣象臺按此模式首次作出72小時數值天氣預報。

13 數學機械化方法與辛幾何算法

20世紀70—80年代，系統所發展了中國傳統數學的算法化思想，提出了用計算機證明幾何定理的高效代數方法——“吳方法”，開創了數學機械化這一新興交叉學科方向。這是目前符號求解代數與微分代數方程組最完整的方法之一，已應用于解決機器人運動學、智能CAD、視覺定位、數控最優插補、密碼分析、物理規律自動發現、天體運行中心構形等數學交叉科學問題，標志著我國在自動推理研究領域達到國際領先水平。