碳酸盐岩是大陆和海洋中沉积岩中主要类型，并且与微生物活动密切相关。然而，含镁碳酸盐矿物的起源，如白云石，尚未完全解决，并争论了多年。为揭示有机组分和微生物对镁离子的沉淀的分子作用机制，进行了八种氨基酸和微生物存在下方解石白云化实验。吉布斯自由能用密度泛函理论（DFT）计算了方解石（1014）阶边Mg[6(H₂O)]²⁺和有机-镁配合物（OMC）的脱水反应自由能垒。结合X射线衍射（XRD）、扫描结果电子显微镜-能谱（SEM-EDS），透射电子显微镜（TEM），X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（FTIR）和高分辨率透射电镜（HRTEM）分析表明，方解石与有机镁溶液（OMS）和微生物反应后镁离子进入方解石晶格中。
Asp、Glu、Gly、Thr、Tyr、Lys、Ser和Ala与Mg[6(H₂O)]²⁺的成键的吉布斯自由能垒分别为17.8、16.2、14.8、16.5、19.2、14.5、19.0、17.0 kcal/mol，均低于此值Mg[6(H₂O)]²⁺直接脱水19.45 kcal/mol。OMC在方解石急性台阶([481]和[441])键合的吉布斯自由能垒为29.7/34.25 kcal/mol，低于Mg[6(H₂O)]²⁺的32.45/36.7 kcal/mol。在方解石钝角台阶([481]和[441])，OMC键合的吉布斯自由能垒为42.07/47.6 kcal/mol低于Mg[6(H₂O)]²⁺的55.4/60.34 kcal/mol。
通过实验和理论计算，明确了微生物在白云石的形成过程中的有机分子组分，揭示了微生物-矿物相互作用在白云石沉淀过程中的分子作用机制，在不断完善“微生物白云石模式”的同时弥补了相关研究空白。
 

微生物-矿物相互作用，有机-镁配合物，白云石