趨磁細(xì)菌合成的單磁疇磁鐵礦（磁小體）是沉積物中重要的磁信號(hào)載體，也是尋找早期地球和地外生命的生物標(biāo)識(shí)物。磁小體的鏈狀結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生的磁各向異性被認(rèn)為是識(shí)別化石磁小體的指紋。然而，受到沉積埋藏和成巖作用等地質(zhì)過程的影響，巖石中保存的磁小體鏈都不可避免地會(huì)出現(xiàn)不同程度的坍塌和顆粒聚集，與碎屑磁鐵礦顆粒的混合使磁小體的識(shí)別更為復(fù)雜。因此，研究磁小體鏈坍塌和聚集及其相應(yīng)磁學(xué)性質(zhì)的變化對(duì)有效識(shí)別化石磁小體十分重要。

    中科院地質(zhì)與地球物理研究所古地磁與年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室、中-法生物礦化與納米結(jié)構(gòu)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室博士后李金華與其合作者，以可培養(yǎng)趨磁細(xì)菌AMB-1為材料，采用物理化學(xué)方法處理磁小體鏈，獲得三套提純磁小體樣品（A1，A2和A3），A1到A3，磁小體鏈斷裂增強(qiáng)；對(duì)每套樣品采用無磁材料（CaF2）進(jìn)行梯度稀釋，各獲得三個(gè)含不同磁小體濃度的樣品（Aia為未稀釋，Aib和Aic分別為0.15%和0.03%稀釋）（見圖1）。對(duì)包括全細(xì)胞在內(nèi)的這10個(gè)磁小體樣品的系統(tǒng)巖石磁學(xué)研究表明，全細(xì)胞樣品AMB-1和驅(qū)散的提純磁小體樣品（A1c）呈現(xiàn)顯著的磁各向異性和非常弱的靜磁相互作用（見圖2a，d），隨磁小體鏈斷裂或/和聚集增強(qiáng)，樣品的磁各向異性逐漸減小，而靜磁相互作用逐漸增強(qiáng)（見圖2，從上到下和從右到左）。樣品磁各向異性和靜磁相互作用的系統(tǒng)變化造成樣品的磁學(xué)參數(shù)如矯頑力（Bc）、剩磁矯頑力（Bcr）、剩磁比（Mrs/Ms）、Wohlfarth-Cisowski檢驗(yàn)的R值、非磁滯剩磁與等溫剩磁比值（ARM/IRM）和Moskowitz檢驗(yàn)（δFC、δZFC和δ比（δFC/δZFC））隨磁小體鏈的破壞和聚集而系統(tǒng)變化。研究提出一個(gè)新參數(shù)δ圖（δZFC vs. δFC/δZFC）。如圖3所示，δ圖能清晰地反映樣品中磁小體鏈的賦存狀態(tài)，因此，可以用于化石磁小體的識(shí)別。

    該項(xiàng)研究系統(tǒng)地研究了在實(shí)驗(yàn)室條件下，磁小體鏈的坍塌聚集及其相應(yīng)磁學(xué)性質(zhì)的變化，部分地模擬了化石磁小體早期可能經(jīng)歷的沉積埋藏過程。綜合巖石磁學(xué)（如FORC圖和δ圖等）與電子顯微學(xué)（如SEM和TEM）是化石磁小體識(shí)別的有效途徑。

    該研究成果發(fā)表在國際地質(zhì)學(xué)期刊Geochemistry Geophysics Geosystems上（Li et al. Magnetic anisotropy, magnetostatic interaction and the identification of magnetofossils. Geochemistry Geophysics Geosystems. 2012, Q10Z51, doi:10.1029/2012GC004384）。