位于北祁连缝合带中段之北，托勒山主脊中部之玉石沟蛇绿岩带。形成时代为晚震旦世—早奥陶世，侵位于早古生代。含矿岩体以斜辉辉橄岩为主并含较多纯橄岩条带（透镜体），工业矿石主要产于斜辉辉橄岩-纯橄岩岩相带（高度熔融地幔岩）中，近矿围岩以纯橄岩为主，铬尖晶石成分为镁质铬铁矿，属冶金级铬矿石。
青海祁连县玉石沟铬矿床
（一）概况
玉石沟铬矿产于青海祁连县黑河上游玉石沟-双岔沟一带，位于祁连县城北西120km，地理坐标东经99°00＇00〞；北纬38°37＇00〞。
1954年，西北地质局605队在综合矿产普查时，发现了玉石沟超基性岩体。1956年，中国科学院地质研究所等3个单位对岩体进行了踏勘，确定岩体主要由斜辉辉橄岩和纯橄榄岩组成。1957年，青海省地质局第二地质队在本区进行1/10万路线地质测量时，在岩体中发现了铬矿体露头，并于1958～1967年对该区进行普查，1966年采用钻探和坑探对Ⅰ矿群进行探矿，提交了《青海省祁连县玉石沟铬矿矿区Ⅰ号含矿带详细普查评价报告》，提出矿体具有成群出现，分段集中特征，构成6个矿群。1971～1978年，该队先后对小岩体、中岩体、Ⅴ矿群、Ⅲ矿群进行评价，并对Ⅴ矿群进行勘探，提交了《青海省祁连县玉石沟铬矿区Ⅴ矿群地质勘探总结报告》。对Ⅱ矿群、Ⅰ矿群、Ⅵ矿群、Ⅲ矿群、Ⅳ矿群分别进行了详查评价。60～70年代末，中国地质科学院王恒升研究员及矿床所、西安地质矿产研究所、青海省地质科学研究所等单位也先后来矿区多次进行研究，均编写有研究总结和专题报告。
历年来玉石沟铬矿区共投入主要实物工作量：1/1万地形地质测量45.26km2；1/2千地形地质测量8.74km2；1/1万磁法测量39.84km2；1/2千磁法测量4.48km2；岩芯钻探60636.57m；坑探2626.63m；槽探54161.41m3。探明铬矿储量30.7万吨，属小型铬矿床。
矿区开采条件尚好，位于托勒山脊部，海拔高程在4000m以上，属内陆高原干寒气候带。区内广泛分布着冻结带，且冻结带埋深大，是一个好隔水层，属简单的水文地质类型。1958年，祁连县曾土法开采，矿石销售国内，后青海省西宁市化工二厂陆续开采，矿石用于加工制作化工产品重铬酸盐。开采年限达11年，地表及部分深部的矿体已基本采完。该蛇绿岩带已评价的铬矿产地还有百经寺、三岔、绿梁山等，均为小型铬矿床或矿点。
（二）矿床地质特征
1.矿区成矿及控矿地质条件
北祁连蛇绿混杂岩带，是阿拉善板块（古亚洲板块西段）和祁连微板块的分界线，颇具规模，长达750km，宽约60km，其中出露多条蛇绿岩片，已发现超基性岩体820个（冯益民等，1996）。由于工作程度较低，目前铬矿仅出现在蛇绿岩层序保存较好、研究程度较高的北祁连南缘拖勒山主脊中部玉石沟蛇绿岩带，已勘查的有玉石沟、百经寺、三岔等小型铬矿床（点），并发现矿点、矿化点69处。据汤中立等（2002）研究，其北部是俯冲混杂岩带，南侧是中祁连离散型地体，本身应代表祁连洋（有限洋盆）之洋壳碎片，形成了以北西西向为主，东西向展布的镁质超基性岩体群。南北最宽5.5～6km，东西长14.5km。相当于《中国成矿区带划分方案》（徐志刚等，2008）北祁连Cu-PbZn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带（Pt2）（Ⅲ-20）。
区内出露地层主要为前震旦系（Anz）、下奥陶统（O1）、上石炭统（C3）及上二叠统（P2）。前震旦系上者组（Anzs）由一套中深变质火山岩、碳酸盐岩组成，厚415～1720m；下奥陶统阴沟群（O1）为一套海底喷发沉积的基性熔岩和火山碎屑沉积岩，是超基性岩体的主要围岩。厚度大于1000m。上石炭统和上二叠统分布在矿区北侧，主要为一套砾岩、砂页岩、灰岩等碎屑岩组成，厚度大于400m。与超基性岩呈断层接触，岩体北侧的下奥陶统逆覆于上石炭统和上二叠统之上（图3-52）。
据汤中立（2002）《华北古陆西南缘（龙首山-祁连山）成矿系统及成矿构造动力学》一书中引用夏林忻（1998）测得玉石沟基性火山岩Sm-Nd等时线年龄为521Ma；冯益民（1995）在基性火山熔岩的硅质岩中发现早奥陶世放射虫。史仁登等（2004，地质学报）在堆晶辉长岩中，用锆石离子探针法测得206Pb/
2.岩体特征
玉石沟蛇绿岩位于北祁连南缘、托莱山主脊中部，是北祁连地区层序较完整、保存较好、研究程度较高的蛇绿岩带之一。该岩体群由规模不等的15个超基性岩体组成。其中规模较大、成矿较好的有南岩体、小岩体、中岩体和北岩体等。总面积18.87km2，形成了以似盆状的中岩体为中心，南、北、小岩体呈大致平行排列的格局（图3-53）。
组成玉石沟蛇绿岩的主要岩石单元有：
亏损地幔岩：主要由变质斜辉辉橄岩（斜方辉石占10%～20%，其余均为橄榄石）和纯橄岩组成。岩石几乎全蛇纹石化，斜方辉石中沿解理常见有细小的单斜辉石出溶，可视为上地幔岩局部熔融的标志，矿物还具有明显的塑性变形特征，是赋矿的主要岩石类型。
堆晶岩：为具有分凝-堆晶结构的超镁铁岩和镁铁岩。前者常见岩石类型为含长纯橄岩及纯橄岩（长石含量小于5%，其余均为橄榄石）。后者则由含单斜辉石的辉橄岩、辉长岩及辉石岩组成。
图3-52 玉石沟蛇绿岩区域地质图
（据冯益民，何世平等，1996）
1—蛇绿岩单元：①玉石沟蛇绿岩，②九个泉蛇绿岩，③大岔大坂蛇绿岩，④老虎山蛇绿岩2—基性超基性岩带；3—边界断裂；4—大型走滑断裂
除中岩体的中部有未蚀变的和弱蛇纹石化的纯橄岩和斜辉辉橄岩外，绝大部分岩石经受了热液和次生蚀变作用，恢复原岩较为困难。
南岩体：东西长5350m，南北宽80～380m，面积约1.58km2，呈一弯曲的长透镜状，东端为中震旦统灰岩，北侧与中震旦统和下石炭统地层接触，南侧与加里东期石英闪长岩为界，均为断层接触。断层倾向南西，倾角42°～75°。钻孔中见侏罗系紫红色砂砾岩不整合在蛇绿岩残片之上。该岩体是玉石沟主要含矿岩体，可分为两个主要岩相带：纯橄岩岩相带：分布于南岩体南部，呈东西向展布，全长135.3km，东段最宽0.38km，向西尖灭。面积1.09km2，占南岩体面积的69.11%。据鲍佩声等研究，该岩带岩石化学及铬尖晶石成分具明显多样性，显示了多成因的特征。北部为斜辉辉橄岩岩相带，最大宽度不超过200m，由强蛇纹石化斜辉辉橄岩组成，局部强蚀变形成滑石菱镁岩，东段有矿化显示。两个岩相带之间为逐渐过渡，推测为地幔岩不同程度的熔融产物。
中岩体：西起西双岔沟西坡，东至窑洞沟东坡，全长6.94km，呈近东西向的凸镜状产出，最膨胀处宽约10.74km，占岩体总面积的77.88%。据物探资料推测，深部岩体均向南倾，为一个向下尖灭的漏斗状岩体。由中部斜辉辉橄岩相及两侧纯橄岩相组成。前者面积约4.8km2，占中岩体面积92%，其中夹有少量斜辉橄榄岩、纯橄岩透镜体及辉长岩团块。
北岩体：呈不规则的脉状，近东西向分布，东西长5km，南北宽50～900m，面积约1.29km2，占岩体总面积的9.36%。其主体为典型的构造混杂岩带（鲍佩声等，1999），成分复杂，以蛇纹岩为基质，夹有蚀变斜辉辉橄岩、纯橄岩、辉长岩及围岩地层块体。
此外，还有一些小岩体分布于南岩体与中岩体之间，全长4km，最宽达150m，面积约0.18km2。
南北两个纯橄岩带，在东部合二为一，南带纯橄岩长1.8km，宽300m，Ⅱ、Ⅳ矿群产于此带中。北带纯橄岩矿化微弱且具镁低铝高的特点，可能为堆晶岩底部产物。
堆晶岩主要分布于南岩体和中岩体两侧，局部地段保留较好的堆晶岩剖面，与超基性岩体呈构造接触。
岩石化学成分特征：
图3-53 玉石沟铬矿矿区地质图
(据青海地质矿产局第二地质队，1980)
1—石炭和二叠系燧石岩及砂岩；2—奥陶系阴沟群变玄武岩、白云岩、砂质岩；3—纯橄岩；4—斜辉辉橄岩
据姚培慧等（1996）采集的19个纯橄岩样品和5个斜辉辉橄岩样品化学成分统计：
纯橄岩平均化学成分：SiO233.90%；A12O30.79%；Cr2O31.06%；Fe2O34.34%；FeO2.54%；MgO40.57%；CaO 0.25%；TiO20.03%；MnO 0.07%；NiO 0.27%；K2O 0.00%；Na2O 0.12%。M/F=9.59
斜辉辉橄岩平均化学成分：SiO236.13%；A12O30.29%；Cr2O30.57%；Fe2O35.25%；FeO 1.34%；MgO38.83%；CaO0.65%；TiO20.02%；MnO0.03%；NiO0.25%；K2O0.00%；Na2O 0.01%。M/F=8.48。
据前入资料（地质所六室，1976；青海省地矿局第二地质大队，1980），共搜集60个地幔岩之副矿物铬尖晶石及造矿铬尖晶石样品分析结果显示，铬尖晶石成分变化范围很广，可能是多成因、多阶段熔融的结果。
鲍佩声等（1999）采集3个稀土样品，其REE分配形式中2个斜辉辉橄岩比较接近，LREE/HREE值高达3.426～4.137，而纯橄岩则显示了一种特殊的“烟斗”形分配型式，可能其原始地幔岩为斜长二辉橄榄岩。鉴于玉石沟各个岩体的岩石化学成分具多变性，可能由于该岩体存在多次部分熔融作用的结果。
稀土分配模式为LREE富集型及“不标准的U”字型两种，均显示不同程度的负Eu异常，其原始地幔岩可能为斜长二辉橄榄岩。冯益民等（1995）系统研究了玉石沟蛇绿岩主量元素、微量元素及稀土元素，认为该蛇绿岩属于不成熟洋岛蛇绿岩。
3.矿床特征
玉石沟岩体中，共发现矿体和矿化体254个，其中较大的矿体多集中于南岩体纯橄榄岩岩相带内。构成6个（Ⅰ-Ⅵ）主要铬矿群；其中规模最大、勘探程度最高的是南岩体西段的Ⅴ矿群。Ⅴ矿群铬矿位于南岩体西段全蛇纹石化纯橄榄岩含矿岩相带内。矿群东西长370m，宽30～50m，在垂深235m以上共发现17个矿体，其中地表矿体7个，隐伏矿体10个。
地表矿体规模小，长数十厘米至十余米，宽数厘米至数米。矿体形态复杂，有长条状、透镜状、巢状、豆荚状及不规则状，呈雁行状排列。矿体倾向北东或北西，倾角35°～69°。
隐伏矿体规模较大，10个矿体中长度大于100m的有5个，一般长15～200m，厚数米至10余米，延深14～78m。矿体形态简单，多为扁豆状、巢状、似层状及囊状。产状倾向北西，倾角47°～68°。矿体空间的排列形式，在走向上具追踪雁行式，在倾向上呈叠瓦式（图3-54）。
矿石矿物主要为（镁质）铬铁矿、镁质铝铬铁矿，少数为镁质富铬尖晶石；次为磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿及微量铂族硫化物等。脉石矿物主要为蛇纹石，次为菱镁矿、方解石、滑石、偶见绿泥石、水镁石、伊丁石等。
矿石自然类型可分为5种：致密块状矿石：铬尖晶石=80%，Cr2O3=40%，多为半自形-他形中粗粒结构；稠密浸染状矿石：铬尖晶石50%～80%，25%≤Cr2O3≤40%，均匀浸染于岩石中，以半自形中-中粗粒结构为主。上述两种矿石类型常伴生出现，二者呈过渡关系，是本区矿石的主要类型。中等浸染状矿石：铬尖晶石30%～50%，15%≤Cr2O3＜25%；稀疏浸染状矿石：铬尖晶石20%～30%，10%≤Cr2O3＜15%；矿石结构以细-微粒自形-半自形粒状结构为主。矿体成带成群分布，个体小、数量多，矿体形态简单，多为扁豆状、巢状、似层状及囊状。沿倾向呈叠瓦状。
造矿铬尖晶石以成分变化大为特征，可以从富铝端元到富铬端元形成一个系列，反映了熔融程度的差异及成岩成矿作用的多阶段性（见鲍佩声等，1999）。
（三）矿床成因探讨
玉石沟铬矿床是一个与蛇绿岩组合之岩石莫霍面下部局部熔融地幔岩有关的铬矿矿床，形成于洋岛环境，由于祁连洋洋壳的俯冲作用，祁连洋壳上地幔发生部分熔融，Cr被大量熔出，部分进入玄武质岩浆中，随着结晶分异作用，铬矿和橄榄石先结晶，沉于岩浆房底部，形成堆积纯橄岩中的铬矿。当熔融体继续演化，分异出玄武岩浆的熔融体残余物，随同底辟上升时发生地幔应力条件下的变形与变质，使Cr继续被大量熔出，形成矿体，并随祁连洋运移并拼贴至陆块边缘，印支期受构造作用推覆于石炭系地层之上。
图3-54 玉石沟南岩体Ⅴ矿群20线剖面，示矿体产出部位及产状
（据青海地质矿产局第二地质队，1980）
1—纯橄岩；2—斜辉辉橄岩；3—硅化碳酸盐化超镁铁岩；4—辉长岩；5—铬矿体；6—地质界线
综上所述，玉石沟主要工业矿床的成因类型属于与板块边缘蛇绿岩型中地幔岩局熔改造亚类型。有可能存在多次熔融和多阶段成矿，有待今后进一步工作。
（四）找矿模型
地质条件：构造环境：古板块构造缝合带（造山带）；
岩石组合：斜辉辉橄岩-纯橄岩岩相带偏纯橄岩部位；
围岩蚀变：强蛇纹石化；
找矿历史标志：采矿遗迹：历史上不曾开采。
地球物理标志：未作详细工作。
地球化学标志：区域有Cr异常。
地表找矿标志：超镁铁岩石（富Mg、Cr、A1、Fe）；蛇绿岩下部局熔程度高的斜辉辉橄岩-纯橄岩。