近日，兰州大学地质科学与矿产资源学院聂军胜教授领衔的研究团队，在黄土磁性矿物形成机制研究领域取得颠覆性突破。团队首次发现黄土中赤铁矿核被磁铁矿边包围的反向结构，揭示了微生物介导的黄土磁铁矿全新形成机制，相关论文发表于《科学通报》，为黄土古气候、古磁场重建及行星科学研究开辟了新路径。

黄土高原的黄土沉积物是重建地球过去气候与磁场变化的天然载体，其中磁性矿物的来源和形成机制是相关研究的核心基础。长期以来，学界普遍认为通风良好的黄土中，氧化程度较低的磁铁矿边缘会进一步氧化，形成赤铁矿边-磁铁矿核的结构，且细颗粒磁性矿物的化学形成过程始终存在争议。为破解这一科学难题，聂军胜教授团队联合兰州大学电镜中心，开展更高分辨率的电镜观测研究，整合地质学、微生物学、材料科学等多学科技术手段，对黄土磁性矿物微观结构进行系统解析。

研究中，团队首次观测到与传统认知截然相反的磁性矿物组合特征—— 赤铁矿核被磁铁矿边包裹的独特结构，这一发现直接推动了全新黄土磁性增强机制的揭示。为验证该结构的形成原理，团队与 AGU 会士、美国罗切斯特大学 John A. Tarduno 教授，中国科学院地质与地球物理研究所潘永信院士团队、广州地化所何宏平院士团队开展跨国际、跨机构合作，通过室内模拟实验证实，铜绿假单胞菌可介导赤铁矿表面快速生成磁铁矿，该反应在十天内即可发生，且新生磁铁矿颗粒在五十天后就能形成几十纳米、可稳定记录地球磁场的稳定单畴结构，这些颗粒还可在黄土沉积过程中脱落成为独立磁性颗粒。

这一研究成果全方位挑战并突破了传统研究认知。其一，该反应速度极快且实验条件与自然环境高度契合，证明微生物介导的磁性矿物转化路径可能是黄土成壤过程中磁铁矿生成的主导路径，颠覆了学界对黄土磁性增强机制的传统理解；其二，稳定单畴磁铁矿的快速形成，解决了沉积岩中磁性矿物形成时代难以确定的关键难题，为利用黄土重建地磁场绝对强度变化提供了全新可能，弥补了传统古地磁研究极少采用沉积岩的空白；其三，该独特结构由微生物作用形成，为地外行星探测提供了重要的生命信号识别标志物，尤其对火星等富含赤铁矿的行星生命探索具有重要参考价值，拓展了研究的行星科学维度。

相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.03.027

TEM图像显示反应后的赤铁矿。兰州大学供图。