玄武巖是由火山噴發后在地表形成的一種礦石,具有耐磨、抗壓性強、抗腐蝕性能優異等特點,是道路建設最好的基石之一。此外,玄武巖通過加工可以制成纖維、巖棉、鑄石等產品,用于先進復合材料、建材、紡織等諸多領域。我國西北、西南等地區分布有大量玄武巖礦石,不同區域礦石的特性和化學結構差異較大,導致玄武巖產品的性能波動較大,限制了相關產品在高端領域的規?;瘧?。
近期,中國科學院新疆理化技術研究所科研團隊圍繞國內玄武巖礦產資源的分布情況,整合玄武巖組成、類型等資源稟賦特點,建成全國玄武巖礦產資源分布數據平臺。該平臺提供玄武巖礦石采樣區域、礦石類型和化學成分(包括Si、Al等主量元素,Li、Be等微量元素,La、Ce等稀土元素)等信息(圖1)。此外,還可以根據某一區域礦石中的元素組成,獲得相應玄武巖礦石的巖石化學參數,包括酸度系數、里特曼指數、固結指數、長英指數、戈蒂里指數等(圖2),從而為評價玄武巖的形成構造環境、熔體成纖特性以及礦物相結晶作用等提供重要參數。研究人員將數據進行系統融合,建立集智能化搜索、可視化呈現、模塊化分析于一體的數據體系,實現直接搜索地區顯示對應數據、對比顯示不同區域礦石差異、預測區域礦石分布延伸情況等多種功能。該平臺覆蓋全國28個省級區域、685個采樣區域、近5000條玄武巖礦石詳細數據,可為玄武巖礦石的高值化和分級利用提供評估和可行性分析,也為玄武巖相關產業的發展規劃、廠址建設等提供科技支撐。特別是在玄武巖纖維材料領域,新疆理化技術研究所科研人員通過建立多維度礦石數據平臺-人工智能預測玄武巖熔體特性-模擬仿真纖維成纖過程等科研布局,有望在玄武巖纖維高性能化研究領域開辟新的科研范式。
相關科研成果已經獲得國家計算機軟件著作權登記證書(登記號:2023SR0896900,部分數據可開放并供學習交流)。研究工作得到中國科學院新疆理化技術研究所“十四五”規劃新興前沿方向和未來技術、新疆“天山英才”培養計劃高層次領軍人才等項目支持。
圖1. 全國玄武巖礦產資源分布區域
圖2. 全國玄武巖礦產資源分布數據平臺