中文摘要：

过去几十年里，对化学风化作用影响全球变化的认识使得矿物溶解的研究备受关注，其中矿物溶解的表面过程是重要课题之一。大量的实验数据证明矿物的溶解和表面溶蚀坑的形成有直接关系。虽然目前人们已经认识到矿物表面的高能位点对溶蚀坑的形成起着促进作用，但对这些表面溶蚀坑形成的热力学控制及晶面方向性控制还缺乏深入的了解。随着人们越来越希望了解很多全球过程，如碳循环和碳隔离，深化对矿物溶解反应的了解变得非常迫切。基于此，本项目选择方解石的溶解作为模型系统，提出以下研究内容（1）在控制溶液饱和度的条件下研究溶蚀坑在解理面和生长面上的形成条件；（2）研究晶体缺陷类型对溶蚀坑形成的控制；（3）研究普通解理面和晶体生长面的各面异性溶解动力学。通过上述研究，将建立饱和度控制溶蚀坑形成的思维模式，并为建立风化及各范围内元素循环的地球化学速率公式提供更多规范，同时为解释实验室和野外测量的溶解速率差异指明方向。

结论摘要：

本项目主要开展了晶体各向异性、有机分子与矿物表面的相互作用、微生物成矿作用和矿物多型方面的研究，取得的进展包括（1）研究论证了晶体的溶解度Kb和溶度积Ksp间的热力学联系，提出Kb和Ksp不等及Kb受制于晶体大小和方向的条件，结果说明以Ksp近似性地代表Kb的常用做法不适合于纳米级晶体；（2）有机官能团与晶体表面具有选择性成键作用，从而影响晶体生长和溶解的方向性；（3）黄土中提取的巨杆菌对碳酸盐矿物的形成以生物诱导成矿为主，细胞内外的物理活动影响结晶作用；（4）矿物基底表面功能团控制碳酸钙多型的形成，矿物表面电化学特征可能对矿物多型结晶具有选择性。这些成果一方面加深了对矿物表面基本特性及与水溶液相互作用的理解，另一方面提供了用生物方法解决地质和环境问题的可能途径。