筆石地層學(xué)許杰在他畢生的研究活動中，把大部分精力投入了筆石動物群和含筆石地層的研究工作中。在地質(zhì)界，一提起筆石，無人不知許杰；同樣，一談起許杰，也無人不知他在筆石研究領(lǐng)域的突出成就。筆石是生存于古生代的一種已經(jīng)絕滅的海生浮游動物，由于它的化石很像保存在巖石層面上的筆跡而得名。筆石動物群進(jìn)化快，遷移廣，盛衰期分明，成為古生物學(xué)中一個重要門類，是鑒別古生代早、中期，特別是奧陶紀(jì)、志留紀(jì)及早泥盆世地層的十分重要的標(biāo)準(zhǔn)化石。許杰在筆石的系統(tǒng)分類、演化、生態(tài)，筆石體的構(gòu)造，以及筆石帶的劃分與對比等方面做出了卓越的成績，為中國筆石學(xué)研究做出了奠基性的工作。許杰首先對中國南方筆石動物群進(jìn)行了詳盡的描述和研究，并在此基礎(chǔ)上，對含筆石地層進(jìn)行了劃分和對比，命名了若干古生代早期的地層；隨后，他從生物進(jìn)化論的觀點(diǎn)，從研究筆石體的內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)入手，探討了筆石的演化過程及其分類；他研究了不同筆石群與周圍環(huán)境的關(guān)系，進(jìn)而從內(nèi)因和外因兩個方面來探索筆石群的發(fā)育、演化和遷移等問題。他在研究對比中國和世界各地的含筆石地層分布的基礎(chǔ)上，提出了地球上筆石發(fā)源中心的問題。這些重要論斷對研究全球古生代地層及其劃分有十分重要的理論和實(shí)際意義。30年代初期，他進(jìn)入中央研究院地質(zhì)研究所以后，主要在長江中下游的安徽、江西、浙江、江蘇以及湖北一帶進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查。在調(diào)查中，他采集到不少筆石化石標(biāo)本，同行們也向他提供了不同地區(qū)的筆石標(biāo)本。這些為他研究打下了良好的基礎(chǔ)。1930—1931年他的第一批筆石研究成果先后發(fā)表在國立中央研究院的年度總結(jié)報告上，報導(dǎo)了湖北房縣、遠(yuǎn)安，江西武寧，安徽貴池、太平、寧國，浙江昌化以及江蘇侖山等地數(shù)十種志留紀(jì)和奧陶紀(jì)的筆石。1934年，他的第一部專著《長江下游之筆石化石》問世。出版后立即引起國內(nèi)、外地質(zhì)、古生物學(xué)界的重視。全書用英文發(fā)表，附中文摘要和大量圖表。詳細(xì)描述了江西、安徽、浙江和江蘇4省一些地區(qū)的筆石19屬、91種，包括新種35個。建立了寧國頁巖3個筆石帶、胡樂頁巖3個筆石帶和高家邊頁巖2個筆石帶；并同國外的含筆石地層作了對比。該書附圖是許杰在顯微鏡下用拉普沃爾斯描繪儀手繪后照相縮放成的，圖象清晰醒目。該書無論從科學(xué)內(nèi)容和研究水平，還是從精細(xì)的繪圖技藝上，都勝過路德曼的《北美筆石》一書，可以同當(dāng)時的最佳經(jīng)典著作——愛麗斯和伍德的《英國筆石》相媲美。他所建立的筆石帶序列，至今仍被廣泛作為地層劃分、對比的標(biāo)準(zhǔn)。該書受到國內(nèi)、外同行的推崇，被譽(yù)為具有國際水平的經(jīng)典之作。專著發(fā)表以后，他又來到安徽寧國縣胡樂司系統(tǒng)地測定了廟山至濫泥塢的地層剖面，又采集到大量筆石化石，描述了各層巖性和筆石層的層位，編寫了《長江下游之筆石》的第2冊文稿，除修改了部分原稿內(nèi)容外，補(bǔ)充了不少新的材料?？上母逶诳谷諔?zhàn)爭中散失了，未能保存下來。他對此一直深以為憾。直到1983年出版《許杰筆石論文集》時，才作了修改和補(bǔ)充。此后，他又對華南一帶的含筆石地層進(jìn)行了更廣泛和系統(tǒng)的研究。1936年他在安徽太平縣譚家橋，在寧國頁巖之下的綠色頁巖中首次發(fā)現(xiàn)保存完好的，與英國的筆石化石，對地層對比和筆石研究都十分珍貴。1937年他又在浙江西部的于潛塔山采集到奧陶系上部和下志留統(tǒng)底部的筆石化石，這是中國華南區(qū)奧陶系和志留系分界處的第一次重大發(fā)現(xiàn)。1947年他通過對皖南、浙西及贛北的寧國頁巖中3個心筆石的中國新種的研究，進(jìn)一步明確了中國華南區(qū)筆石群與澳大利亞筆石群的密切關(guān)系。1948年他與馬振圖合作，通過對湖北宜都八字腦剖面的研究，首次在揚(yáng)子區(qū)發(fā)現(xiàn)刺筆石，并建立了寒武、奧陶之間的宜昌期的3個化石帶，其中包括筆石2屬9種及亞種。中華人民共和國建立后，他在擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)和繁忙的社會工作的同時，繼續(xù)對筆石進(jìn)行研究。他在以后的著作中，已不局限于對屬種的描述，更多地用辯證唯物主義觀點(diǎn)去分析、解釋和研究問題，使筆石研究提高到一個新的高度。1959年他研究了湖北竹溪上奧陶五峰組具有特殊附連物的柵筆石和青海柴達(dá)木下奧陶統(tǒng)的1個新的筆石群。1964年他與陳培洛合作，對一個十分難得的、保存完好的筆石立體標(biāo)本進(jìn)行了精心的解剖，寫成《論三角筆石》一文。他們解剖了三角筆石的胞管，再造了四列攀合的筆石體，顯示了三角筆石體結(jié)構(gòu)的原理，進(jìn)一步證明了他1934年提出的將三角筆石歸入葉筆石科是正確的，為準(zhǔn)確確定其分類位置提供了有力的依據(jù)。1965年許杰發(fā)表了關(guān)于筆石體的復(fù)雜化的重要論文，這是他用辯證唯物主義觀點(diǎn)研究筆石演化的一篇重要代表作。他從分析內(nèi)因和外因入手，對筆石體的演化趨向進(jìn)行了研究。他認(rèn)為，筆石體由多枝變?yōu)樯僦?，易于漂浮，活動范圍大，有利于廣泛攝取更多的營養(yǎng)物質(zhì)，這是正筆石總的演化趨向，也完全符合進(jìn)化論的觀點(diǎn)。但是，有時由于外因和內(nèi)因的變化，在某些時期，可能出現(xiàn)相反的情況，即筆石枝由少增多，由簡單變?yōu)閺?fù)雜，也就是說，出現(xiàn)筆石體復(fù)雜化的演變趨向。這種復(fù)雜化現(xiàn)象在古生代共觀察到7次3個階期：早奧陶世晚期1次，中、晚奧陶世3次，志留紀(jì)3次。許杰認(rèn)為，發(fā)生筆石體復(fù)雜化的內(nèi)因是筆石內(nèi)部的新陳代謝作用，即同化作用和異化作用的變化，當(dāng)作用旺盛，生物體增大，繁殖的個體數(shù)量增多；反之，作用衰退，則生物體萎縮變小，繁殖減少。作為筆石體的生活環(huán)境條件的外因也是有變化的。在較有利的生活環(huán)境下，如海水平靜，溫度和咸度適當(dāng)，食物豐富，芽生能力就加強(qiáng)，筆石枝增多。正是由于外界較為合適的生活條件而導(dǎo)致筆石體內(nèi)部新陳代謝作用的加強(qiáng)，使筆石發(fā)生變異。但是生活環(huán)境優(yōu)越的條件不是經(jīng)常發(fā)生的，在地域上也不是普遍的，因而不同時期筆石體復(fù)雜化又有其共性和個性的問題。它具體反映在筆石體的增枝方式在不同時期各不相同。早奧陶世末期的筆石體復(fù)雜化表現(xiàn)在均分筆石動物群側(cè)枝增多，即以古老的分枝方式“同分枝”進(jìn)行；從中奧陶世到晚奧陶世末，則表現(xiàn)在纖筆石動物群次枝的發(fā)生，即以新出現(xiàn)的“后分枝”方式進(jìn)行；到志留紀(jì)發(fā)生的是單筆石動物群以從胞管口部或胎管口部生出的“幼枝”方式進(jìn)行。這些正反映了不同時期筆石體復(fù)雜化的特殊性，即個性。許杰的這些重要論點(diǎn)，對研究筆石動物群的系統(tǒng)分類、演化及筆石地層的劃分、對比具有重要的理論和實(shí)際意義。1976年許杰和趙裕亭合作，對中國筆石科的演化和分類作了比較系統(tǒng)的研究。他們根據(jù)國內(nèi)外資料，按照胞管變形和筆石枝遞減的情況，將中國筆石科分為3個演化系列，包括5個亞科，11個屬，45個種。1978年許杰赴新疆霍城果子溝實(shí)地考察了奧陶紀(jì)地層，觀測到筆石分子相互混生的現(xiàn)象，提出了關(guān)于筆石動物群發(fā)源中心的重要假想。他與黃枝高合作發(fā)表了《新疆霍城縣果子溝地區(qū)下奧陶統(tǒng)的筆石動物群》一文。除建立了3個筆石帶（組合帶），為天山地區(qū)奧陶系劃分和對比提供了可靠的化石依據(jù)外，著重論述了這一地區(qū)帶中含有不同筆石的分子的相互混生的情景及其形成的原因。這個混生帶可與處于西半球的美國得克薩斯的帶對比，并認(rèn)為兩者可能都是從華南和澳大利亞的同一個太平洋筆石動物群的發(fā)育中心遷移過來的。1982年秋，許杰在中國古生物學(xué)會全國筆石專業(yè)組第2次學(xué)術(shù)會上作了題為《中國奧陶紀(jì)筆石動物群的特征及含筆石地層的劃分與對比》的學(xué)術(shù)報告。他與黃枝高、汪嘯風(fēng)一起，詳細(xì)分析了中國奧陶紀(jì)筆石動物群的類型和分區(qū)特征，指出在世界兩大區(qū)（太平洋區(qū)和大西洋區(qū)）之間，還廣泛分布有混合過渡型的筆石群，再一次對筆石動物群發(fā)育中心和分區(qū)的控制因素進(jìn)行了詳細(xì)的論述和探討。這一研究把中國筆石學(xué)科的研究，從廣度和深度上大大向前推進(jìn)了一步。1983年11月，地質(zhì)出版社把許杰有關(guān)筆石研究方面的重要論著11篇匯集成《許杰筆石論文集》正式出版，這是許杰半個世紀(jì)來筆石研究的綜合成果，不僅豐富了中國奧陶紀(jì)、志留紀(jì)筆石研究的內(nèi)容，為中國含筆石地層的劃分與對比及筆石帶的建立作了開創(chuàng)性的工作，而且也為筆石分類學(xué)的發(fā)展和一些重要理論問題的探討做了重要貢獻(xiàn)，本書被評為1984年優(yōu)秀科技書刊，并授予一等獎。多能地質(zhì)學(xué)家許杰除了重點(diǎn)對筆石進(jìn)行研究外，還對地質(zhì)科學(xué)的許多分支學(xué)科進(jìn)行了研究。30年代，他對腹足類、三葉蟲等方面進(jìn)行了研究。1935年相繼發(fā)表了《廣西第三紀(jì)及第四紀(jì)淡水螺化石》和《下蜀層的腹足類化石》等專著。1936年，他考察了鄱陽湖兩岸的湖口、彭澤、都昌一帶，研究了廬山至鄱陽湖畔的第四紀(jì)冰川遺跡。1937年他分別與馬振圖、李毓堯合作，發(fā)表了《皖南地史及造山運(yùn)動》和《蘭田古冰磧層》等論文，為提高這些地區(qū)的地質(zhì)研究工作做出了貢獻(xiàn)。1937年他全程考察了三峽地區(qū)的地質(zhì)剖面。他與喻德淵一起，租了一條小船，溯江而上，時宿船上，時住廟宇，途經(jīng)石牌、南沱、黃陵廟、三斗坪、新灘、香溪、秭歸、泄灘等處，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)考察，采集了大量巖石礦物和化石標(biāo)本，建立了三峽地區(qū)早奧陶世2個三葉蟲化石帶，為三峽地區(qū)的地層劃分、對比和化石帶的建立進(jìn)行了開創(chuàng)性的工作?？谷諔?zhàn)爭時期，他先后對武昌附近的煤田和長陽地區(qū)的鐵礦進(jìn)行了調(diào)查。在他任云南大學(xué)礦冶系教授期間，還對東川、會澤等地的地質(zhì)礦產(chǎn)情況進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查成果先后發(fā)表在地質(zhì)研究所和云南、湖北的有關(guān)刊物上。科學(xué)管理專家20年代末許杰參加了大革命，并加入了早年的中國共產(chǎn)黨。30年代初，他翻譯了斯大林論列寧主義基礎(chǔ)的著作。40年代，他在昆明加入了中國民主同盟，積極參加愛國民主活動。解放戰(zhàn)爭時期，他曾去皖南山區(qū)向新四軍游擊隊(duì)運(yùn)送通訊器材、藥品和進(jìn)步書刊。中華人民共和國建立前，他在中共地下黨的領(lǐng)導(dǎo)下，團(tuán)結(jié)和說服中央研究院的同事，共同反對國民黨政府把人員和設(shè)備南遷。中華人民共和國成立后，他受黨的委托，擔(dān)任了中央研究院接管組組長，并受華東軍政委員會的委派，接管和改組了安徽大學(xué)。1954年初，他調(diào)地質(zhì)部任副部長，長期分管地質(zhì)科技等方面的領(lǐng)導(dǎo)工作。在他的倡議和主持下，于1959年成立了地質(zhì)科學(xué)研究院，并兼任院長，為中國地質(zhì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。在他的倡導(dǎo)下，還先后組建了全國地質(zhì)圖書館和全國地質(zhì)博物館。許杰在任地質(zhì)部領(lǐng)導(dǎo)工作期間，經(jīng)常深入基層調(diào)查研究。北到黑龍江，南至海南島，東到東海，西至新疆，到處都有他的足跡。他曾去青海柴達(dá)木石油地質(zhì)隊(duì)蹲過點(diǎn)，到過渤海檢查海洋物探工作。他多次到云南、四川、內(nèi)蒙、新疆等邊遠(yuǎn)地區(qū)，參加過金礦、鈾礦、鉛鋅礦、鉀鹽和鎢礦等專業(yè)現(xiàn)場會。他積極倡導(dǎo)開展水資源、地?zé)豳Y源和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作?！拔幕蟾锩逼陂g，他在困境中指導(dǎo)《中國地質(zhì)圖集》 、 《中國地質(zhì)圖》 、 《中國構(gòu)造體系圖》和《亞洲地質(zhì)圖》的編審和出版工作，積極支持《中國區(qū)域地層表及各大區(qū)古生物化石圖冊》的編纂工作。他編輯指導(dǎo)大型工具書《地質(zhì)辭典》的出版。他協(xié)助李四光撰寫《天文地質(zhì)古生物》一書，組織領(lǐng)導(dǎo)了李四光遺著的整理工作。為了開展國際地質(zhì)科技合作交流，推動中國地質(zhì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，許杰多次率團(tuán)出國考察、訪問和參加國際會議，接待外國地質(zhì)科學(xué)家的來訪。1957年冬他作為中國赴蘇科學(xué)代表團(tuán)地質(zhì)組組長訪蘇2個月，參與制定中蘇兩國科技合作協(xié)定。1966年2月他率中國政府代表團(tuán)赴非洲參加桑給巴爾獨(dú)立節(jié)慶?；顒?，并檢查中國地質(zhì)援外組的工作。1976年，國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會恢復(fù)中國在該組織的合法席位，許杰率中國地質(zhì)代表團(tuán)出席了在澳大利亞悉尼召開的第25屆國際地質(zhì)大會和國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會第5屆理事會。會上他作了《中國地質(zhì)工作的發(fā)展》報告，系統(tǒng)介紹中國地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展和成就，擴(kuò)大了中國地質(zhì)工作在國際地質(zhì)界的影響。許杰在地學(xué)研究方面的科研成果獲得國際上很大聲譽(yù)。1958年由于古生物學(xué)研究方面的重大成就，他被蘇聯(lián)古生物學(xué)會授予名譽(yù)會員的稱號。1985年9月，聯(lián)邦德國地質(zhì)學(xué)會為表彰他在地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)方面做出的成績，把當(dāng)年該學(xué)會最高科學(xué)獎——萊歐波爾德·馮·布赫獎授給了他。該獎自1946年建立以來，他是37名各國著名地質(zhì)學(xué)家獲獎?wù)咧械牡谝晃坏闹袊刭|(zhì)學(xué)家。許杰在從事地質(zhì)事業(yè)的60多年中，為國家和人民做出了重大貢獻(xiàn)。黨和人民也給了他崇高的榮譽(yù)。1949年7月，中華人民共和國成立前夕，他被派往北京，出席了全國科學(xué)會議的籌備會議。1954年9月起，他連續(xù)被當(dāng)選為第1—6屆全國人民代表大會代表；從1978年3月起，被選為第5、6屆全國人民代表大會常務(wù)委員會委員。1956年起任中國民主同盟第2—5屆中央常務(wù)委員。1955年他被選為中國科學(xué)院地學(xué)部委員。1958年起，他當(dāng)選為第1屆中國科協(xié)全國委員會委員和第2屆全國委員會常務(wù)委員會委員，1986年6月被授予榮譽(yù)委員稱號。1957年起，擔(dān)任過中國地質(zhì)學(xué)會常務(wù)理事、副理事長、代理事長。1984年1月被授予第33屆理事會名譽(yù)理事稱號。