古生物学与油气地层应用全国重点实验室依托单位是中国科学院南京地质古生物研究所，由原“现代古生物学和地层学国家重点实验室”和原“中国科学院资源地层与古地理重点实验室”优化整合，组建而成。原“现代古生物学和地层学国家重点实验室”于2001年由国家科技部批准建设，其前身是1989年中国科学院批准成立的现代古生物学和地层学开放研究实验室。该实验室是我国专门从事古生物学和地层学研究的国家重点实验室，自成立以来已经连续四次被评为国家优秀（A类）重点实验室。原“中国科学院资源地层与古地理重点实验室”，2012年由中国科学院批准成立，是国内唯一面向油气等沉积矿产资源勘探开发进行综合地层学、沉积学和古地理学研究的实验室。
重点实验室的使命定位为：面向古生物学和地层学国际前沿及国家油气资源安全需求，探索生命起源与演化的奥秘，揭示生物与环境共演化机制及其资源效应，创建我国陆地主要沉积盆地含油气地层的新一代精时古地理图，建立我国近海大陆架地层框架，为油气资源勘探开发提供精时地层学的“黄金卡尺”。
重点实验室的发展目标为：建设成引领国际古生物学和地层学学科发展、服务国家油气资源安全、在国内外具有重要影响和强大吸引力的基础前沿研究和应用基础研究基地，成为本领域世界级古生物学和油气地层应用科学研究中心。
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