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玄武岩纤维因其复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀的优点,被广泛应用于土木、交通等领域。近年来,随着风电、管道容器、桥梁建筑等行业对于高模量纤维的性价比要求日益提高,玄武岩纤维作为一种高新技术纤维有望推动这些领域向前发展。目前,国内外对高模量方向的玄武岩纤维研究不多。本文从成分出发着力阐明玄武岩复杂组分中成分与弹性模量、结构和玄武岩玻璃网络能量的关系,以及成分与拉丝工艺的关系。本文首先对中性、基性、超基性三种天然玄武岩矿石熔制后的玻璃/纤维的结构、弹性模量和拉丝性能开展基础研究。研究发现,氧化物Al2O3、Ti O2、Mg O、Fe2O3在玄武岩玻璃的中短程结构显示出配位有序性特点。通过Makshima-Mackenzie模型进一步计算表明它们是玄武岩体系内能够提高玄武岩纤维弹性模量的4类氧化物。随后,以中性玄武岩为研究对象,对中性玄武岩进行4类氧化物的系列单掺杂熔制、弹性性能、析晶、粘度、拉丝作业和纤维强度研究,主要研究结果如下:（1）向中性玄武岩体系中掺加Al2O3、Ti O2、Mg O、Fe2O3均能提高玄武岩纤维的密度和弹性模量。其中在质量分数为25.13%Al2O3的玄武岩玻璃粗丝测得的弹性模量比基础样品模量提高为8.4%,弹性模量得以迅速增加的原因是形成更多更强的Al-O键,此时,玻璃网络单位体积离解能达到76.85k J/cm~3。在Mg O的质量分数约为16%时,弹性模量提升幅度为8.1%。弹性模量显著增加是源于单位体积内玻璃结构中能够填充更多原子,形成更多的离子键,此时,原子堆积密度达到57.19%。本文在Makshima-Mackenzie模型基础上得到的修正模型能够更好的预测玄武岩纤维的弹性模量,决定系数R~2为0.87。研究表明玄武岩纤维弹性模量源于玻璃网络能量,具体取决于金属阳离子的半径、原子质量、场强和与氧键合的能力。（2）在中性玄武岩中掺加质量分数为16.83%Fe2O3或13.67%Mg O时,玄武岩熔体的粘度曲线出现拐点,粘度拐点的出现表明在高温熔体内初晶（Mg,Fe）2O3会使低温段粘度急剧地增加。当玄武岩体系内Mg O质量分数为15.96%会使适合纤维拉丝温度区间迅速降低至32.6℃。在Fe2O3质量分数为20.48%,适合拉丝区间由基础142℃降至12.5℃,纤维无法拉丝。Al2O3的掺入使玻璃熔体粘度略升高,适合拉丝区间略降低。然而,当Al2O3的质量分数为25.01%时,纤维拉伸强度达到3159 MPa,且拉伸模量迅速增加到86.8 GPa。但是,拉丝温度相比基础体系整体提高20℃。