趋磁细菌合成的单磁畴磁铁矿（磁小体）是沉积物中重要的磁信号载体，也是寻找早期地球和地外生命的生物标识物。磁小体的链状结构及其产生的磁各向异性被认为是识别化石磁小体的指纹。然而，受到沉积埋藏和成岩作用等地质过程的影响，岩石中保存的磁小体链都不可避免地会出现不同程度的坍塌和颗粒聚集，与碎屑磁铁矿颗粒的混合使磁小体的识别更为复杂。因此，研究磁小体链坍塌和聚集及其相应磁学性质的变化对有效识别化石磁小体十分重要。

地质与地球物理研究所古地磁与年代学实验室、中-法生物矿化与纳米结构联合实验室博士后李金华与其合作者，以可培养趋磁细菌AMB-1为材料，采用物理化学方法处理磁小体链，获得三套提纯磁小体样品（A1，A2和A3），A1到A3，磁小体链断裂增强；对每套样品采用无磁材料（CaF₂）进行梯度稀释，各获得三个含不同磁小体浓度的样品（Aia为未稀释，Aib和Aic分别为0.15%和0.03%稀释）（见图1）。对包括全细胞在内的这10个磁小体样品的系统岩石磁学研究表明，全细胞样品AMB-1和驱散的提纯磁小体样品（A1c）呈现显著的磁各向异性和非常弱的静磁相互作用（见图2a，d），随磁小体链断裂或/和聚集增强，样品的磁各向异性逐渐减小，而静磁相互作用逐渐增强（见图2，从上到下和从右到左）。样品磁各向异性和静磁相互作用的系统变化造成样品的磁学参数如矫顽力（B_c）、剩磁矫顽力（B_cr）、剩磁比（M_rs/M_s）、Wohlfarth-Cisowski检验的R值、非磁滞剩磁与等温剩磁比值（ARM/IRM）和Moskowitz检验（δ_FC、δ_ZFC和δ比（δ_FC/δ_ZFC））随磁小体链的破坏和聚集而系统变化。研究提出一个新参数δ图（δ_ZFC vs. δ_FC/δ_ZFC）。如图3所示，δ图能清晰地反映样品中磁小体链的赋存状态，因此，可以用于化石磁小体的识别。

该项研究系统地研究了在实验室条件下，磁小体链的坍塌聚集及其相应磁学性质的变化，部分地模拟了化石磁小体早期可能经历的沉积埋藏过程。综合岩石磁学（如FORC图和δ图等）与电子显微学（如SEM和TEM）是化石磁小体识别的有效途径。

 图1：透射电镜和扫描电镜观测显示磁小体链的逐步坍塌和颗粒聚集。

图2：样品的一阶反转曲线图（FORC），横轴和纵轴分别代表矫顽力和磁相互作用程度。

 图 3：不同样品在δ图上投影，δ_FC和δ_ZFC分别代表有场和零场冷却中Verwey转变前后样品剩磁的变化。

该研究成果发表在国际知名的地质学期刊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）。

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