趨磁細菌合成的單磁疇磁鐵礦（磁小體）是沉積物中重要的磁信號載體，也是尋找早期地球和地外生命的生物標識物。磁小體的鏈狀結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生的磁各向異性被認為是識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)磁學性質(zhì)的變化對有效識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實驗室、中-法生物礦化與納米結(jié)構(gòu)聯(lián)合實驗室博士后李金華與其合作者，以可培養(yǎng)趨磁細菌AMB-1為材料，采用物理化學方法處理磁小體鏈，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；對每套樣品采用無磁材料（CaF2）進行梯度稀釋，各獲得三個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）。對包括全細胞在內(nèi)的這10個磁小體樣品的系統(tǒng)巖石磁學研究表明，全細胞樣品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，樣品的磁各向異性逐漸減小，而靜磁相互作用逐漸增強（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參數(shù)如矯頑力（Bc）、剩磁矯頑力（Bcr）、剩磁比（Mrs/Ms）、Wohlfarth-Cisowski檢驗的R值、非磁滯剩磁與等溫剩磁比值（ARM/IRM）和Moskowitz檢驗（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別。

    該項研究系統(tǒng)地研究了在實驗室條件下，磁小體鏈的坍塌聚集及其相應(yīng)磁學性質(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（如FORC圖和δ圖等）與電子顯微學（如SEM和TEM）是化石磁小體識別的有效途徑。

    該研究成果發(fā)表在國際地質(zhì)學期刊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）。