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为中国原子弹和氢弹的研制成功作出了突出贡献。
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运用力学对地壳运动及其与矿产分布的规律的研究，创建“地质力学”和“构造体系”的概念。预测新华夏构造体系三个沉降带存有石油，后大庆油田、大港油田、胜利油田、华北油田等油田的发现证实其预测。
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早年对蜓科化石及其地层分层意义有精湛的研究。对中国北部䗴类化石及其地层意义的研究是中国最早进行的䗴类及石炭二叠系研究。其创立的“䗴”字，用来翻译Fusulinid（一种早已灭绝的有孔虫，属于原生动物），为中国古生物学界所沿用。
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提出了华东第四纪冰川存在的理论。
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地震预报：李四光认为地震是可以预报的。中国是一个多地震的国家，李四光为地震地质和地震预报做了很多开创性工作；李四光在晚年，为中国地热的开发和利用也做了很多工作，开创了活动构造研究与地应力观测相结合的预报地震途径，晚年发表的“天文、地质、古生物资料”对中国学科大交叉的倡导产生深刻影响，对中国地质教育、地质科学和地质事业的发展作出了巨大的贡献.
