对于未知世界的探索一直是人类生存的动力,地球和人类的密切关系,使得人类对于地球的研究从未停止,对地球过去历史的研究是为了对人类未来的生存环境提供准确的预测,采取合理的措施,来应对未来地球环境的变化。地球仍然维持着自己的运行规律,不同的是,人类现在越发面临着由自然和人为因素引发的全球人口剧增、资源短缺、气候变暖、物种灭绝等一系列问题。这些问题的形成原因和解决方案,需要对地球的固有规律进行研究,从而全面科学地认识和理解问题之所在,更好地与地球共处。洞穴石笋因其独特的生长环境和形成方式,以诸多优势在古气候研究中占有一席之地。其中,氧碳同位素、各种微量元素比值、灰度,沉积速率等均受洞外气候影响。此外,以石笋为代表的洞穴次生沉积物同样记录了洞穴的发育时间,越来越多的学者致力于通过研究洞穴内部沉积物,来反映区域地貌的演化。但由于洞穴之间的差异性、各代用指标在雨水下渗过程中的变化、洞穴内部微观形态辨认的主观差异性及其他因素,学界对于石笋中指标的解译仍有很大争议,需要在进一步的研究中不断论述和证明。本文选用重庆市武隆县芙蓉洞洞内四根石笋及6个固定滴水监测点的现代沉积物进行研究,利用U-Pb技术对石笋进行定年,矿物成分分析(XRD)实验对石笋的矿物成分峰型谱进行分析,利用偏光显微镜观察现代沉积物的矿物形态,并对石笋及现代沉积物的氧同位素进行测试。基于实验结果讨论了芙蓉洞形成的时间、原因,乌江下游地区区域构造运动,长江三峡地区贯通时限,石笋及现代沉积物氧同位素反映的气候信息,并尝试结合现代大气降水对大气环流的响应机制对上新世末气候状态进行分析,初步得出以下的结论:(1)U-Pb定年方法测得芙蓉洞内四根石笋年龄分别为FR7:3.05±0.13 Ma,FR8:3.0857±0.0039 Ma,FR9:3.033±0.089 Ma,FR10:3.24±0.23 Ma,四根石笋生长于上新世末期,年龄均老于3百万年,是目前少见的石笋测年结果。(2)通过对老石笋的XRD矿物分析实验和现代沉积物矿物形态的观察,发现不论是在上新世末还是现代,芙蓉洞内均存在方解石石笋与文石-方解石石笋。本研究中两根文石石笋的某些部位出现了方解石重结晶现象,但大部分仍保持了文石的原生矿物形态特征。(3)石笋的生长时代可以为探讨洞穴形成时间提供证据。本文结合石笋U-Pb年龄数据、洞穴海拔高度、洞口距古水面的高差、区域洞穴系统的特点,结合青藏高原隆升导致区域构造抬升的研究结果进行综合分析,认为芙蓉洞形成时间至少在3.24±0.23 Ma以前,形成于区域地壳抬升运动的间歇期,而非前人认为的晚更新世。(4)洞穴的年龄和抬升幅度可以表现出区域地貌的变动历史,由于横向洞穴多形成于构造稳定期,而纵向洞穴形成于构造抬升期。本文综合分析认为:芙蓉洞的形成与洞外水系的形成演化有关,三峡应该贯通于芙蓉洞形成之前,即上新世末期或更早时期(3 Ma B.P.以前),支持了部分学者的研究结果。(5)通过对重庆地区大气降水氧同位素的现代监测分析,比对同期北大西洋涛动指数,证实青藏高原在现今海拔高度下对于西风带环流有阻隔作用,在冬季,北大西洋涛动指数正(负)位相时,表示北大西洋涛动增强(减弱),西风带风速增强(减弱)向北(南)移动,重庆地区降水氧同位素与北大西洋涛动指数呈正(不)相关。(6)比较上新世末期及第四纪以来芙蓉洞石笋氧同位素记录的绝对值差异,推测重庆地区水汽来源中来自西风带的北大西洋水汽组分在上新世较第四纪以来更大,为证明青藏高原在上新世末期之后才达到现今高度提供证据。但由于石笋氧同位素影响因素众多,关于青藏高原隆升高度的研究仍需各学科综合研究进行。