钼不仅是自然界中广泛存在的氧化还原敏感元素，而且是海水中丰度最高的过渡金属元素，由于钼在氧化和还原环境中同位素分馏机制的显著差异，而被广泛应用于指示地质史上的大洋缺氧及生物灭绝事件，因此，理解海洋环境中钼的迁移转化与同位素分馏机制，不仅对理解表生环境中钼的地球化学行为具有重要意义，而且对反演古海洋和古气候的历史具有重要价值（Archer and Vance, 2008; Goldberg et al., 2012; Cheng et al., 2015; Dickson, 2017; Smedley and Kinniburgh, 2017），但是，针对控制海洋中钼的循环与机理长期存在两个争议：（1）控制海洋中钼循环的地球化学机制争议Kashikabara et al., （2011）通过海洋环境中水铁矿与水钠锰矿对钼的吸附分配系数，提出钼在海洋环境中的循环主要受锰矿物吸附控制（Kashikabara et al., 2011），同位素分馏实验表明，水钠锰矿吸附钼同位素分馏可达到δ^98/95Mo = 2.65 ± 0.25‰ (Barling et al., 2001; Siebert et al., 2003)，但是铁矿物对Mo的同位素分馏同样显著，赤铁矿对Mo的的同位素分可达到δ^98/95Mo = 2.19±0.54‰ (Goldberg et al., 2009)，而且海底中铁矿物含量远高于锰矿物而且铁矿物吸附性很强（Gustafsson, 2003; Xu et al., 2006），铁矿物对于海洋中Mo循环的重要性可能需要重新认识（Goldberg et al., 2009）；（2）海洋中针铁矿表面钼的分子结构与吸附机理争议：过去二十年针对针铁矿表面Mo的结构与吸附机理存在长期争议，基于EXAFS，提出铁矿物表面可能存在双齿双核（角共享）、双齿单核（边共享）、单齿单核，由于Mo在针铁矿表面的EXAFS谱图在2.86 Å存在峰值，都认为是Mo在针铁矿表面形成内层双齿单核吸附（Arai et al., 2010; Kashiwabara et al., 2011; Gustafsson and Tiberg, 2015）， 但是根据针铁矿表面Mo的L₃边XANES与EXAFS，Arai, 2010提出以边共享与角共享两种四面体存在，但是Kashikabara et al., 2011采用相同方法认为同时存在四面体与八面体，而 Gustafsson and Tiberg, (2015) 提出铁矿物钼主要以边共享四面体形式存在。因此，我们进行从头算分子动力学计算，通过钼在水-针铁矿表面的从头算分子动力学与EXAFS，我们确定海洋中Mo在针铁矿表面主要以单齿四面体角共享结构存在，而不是边共享八面体或四面体，解决了钼在针铁矿表面吸附机理的争议；在此基础上，我们通过Phreeqc与Python程序联用，结合实验首次建立了海洋环境中钼在海水-大洋锰结核之间的热力学吸附模型，确立了铁矿物（57%）和锰矿物（47%）是控制海洋环境中钼元素循环机的重要机制，提出了两个新的认识：（1）钼元素在海水-锰结核之间分配已达到热力学平衡；（2）钼同位素在海水-锰结核之间分馏没有达到平衡，可能存在热液来源。
 

钼同位素,吸附机理,同步辐射,分子动力学