稀土是全球高度关注的战略性关键资源。近年来,全球范围内发现的具有潜在经济价值的新型稀土资源主要有深海沉积物、铝土矿赤泥、红土型稀土矿等类型。初步研究表明,针铁矿是这些新型矿产中稀土元素重要的载体矿物。稀土元素在针铁矿表面的赋存形式是理解其富集与分异的基础。针铁矿的表面存在多种两性基团,如单配位、双配位、三配位的OH/OH₂等。这些基团在不同pH条件下可以释放或得到质子,使得针铁矿的表界面反应都表现出pH依赖性。因此,针铁矿表面基团的类型与酸度常数(pK_a)是理解其表面反应性及稀土元素微观络合机制的关键。然而,现有的实验手段无法区分针铁矿不同晶面、不同位点的pK_a,针铁矿的表面反应性及稀土元素的微观赋存形式仍缺乏准确认识。本研究采用第一性原理分子动力学模拟方法,对针铁矿主要表面的酸碱反应及络合反应活性进行了研究。获得了针铁矿主要表面不同基团的pK_a,明确了其主要表面的界面微观结构。在此基础上,确定了La³⁺/Y³⁺/Sc³⁺等代表性稀土元素的微观络合结构与络合稳定性,揭示了稀土元素在针铁矿不同表面的微观络合机制。本研究建立的针铁矿表面酸度数据集为准确认识其表界面过程提供了微观结构与热力学基础,获得的稀土元素表面物种类型及络合结构为实验数据解译提供了可靠的参考数据集。