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在野外地质调查的基础上，通过显微薄片观察、电子探针分析、X射线衍射分析、红外光谱分析、X射线荧光光谱分析、微量元素分析、稀土元素分析等现代测试方法对河北小寺沟蛇纹石玉的矿物成分、化学成分进行了研究。结果表明，小寺沟蛇纹石玉为富镁碳酸盐岩蚀变形成的蛇纹岩，其主要矿物成分为利蛇纹石，次要矿物成分有方解石、白云石、透辉石、金云母、磁铁矿、黄铁矿等。蛇纹石玉的稀土元素来源于围岩大理岩，其稀土元素球粒陨石标准化配分图与其围岩大理岩的稀土配分图非常相似，为陡右倾型，具有稀土元素总量较低、富集轻稀土、具δEu负异常的特点。