项目拟利用现代岩石磁学方法,研究我国独特地质环境沉积物中的生物成因磁性矿物。建立识别化石磁小体的岩石磁学标准;系统研究化石磁小体的种类、形态和分布特征及对沉积剩磁的贡献和环境指示意义;观测外磁场变化对磁细菌的影响,揭示生物体内磁铁矿对外磁场变化的响应。本项研究将进一步拓展岩石磁学理论及应用,开辟国内新的研究领域,为将来研究地球磁场变化与生物演化的可能联系、探索早期生命起源等重大科学问题积累基础资料
项目选择趋磁细菌作为研究对象,开展了生物学与地磁学交叉创新研究。趋磁细菌胞内合成的纳米磁铁矿颗粒是沉积物剩磁载体和古环境生物标志,趋磁细菌也是生物矿化作用研究的模式生物。利用岩石磁学方法、电子显微镜技术和微生物学手段,项目研究了淡水湖泊中野生趋磁细菌的种类、磁小体特征、趋磁性和系统发育,分析了典型沉积物中磁性矿物性质。发现趋磁细菌产生的单畴磁铁矿颗粒是湖泊沉积物的重要磁颗粒组成部分;在北京密云水库表层沉积物中发现了多种野生趋磁细菌;实验发现了多种趋磁细菌磁小体磁铁矿的Verwey转换温度在100-115K,明显地低于化学合成磁铁矿的该转化温度,由此推测前者为非化学计量;对AMB-1菌株的磁小体合成进程与磁性变化进行了系统观测,并揭示出磁小体磁铁矿晶体的性质与培养液中氧浓度相关。这些结果是趋磁细菌磁铁矿研究的的重要进展。项目对泥河湾湖泊沉积物和黄土-古土壤等地质样品进行了详细的岩石磁学研究,在沉积物磁性、古环境和剩磁获得机理得到了重要新认识。同时,建立了国内第一个生物地磁学专业实验室。上述研究拓展了生物地磁学和生物矿化研究新领域,部分成果已发表论文33篇。