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小石壁沟金矿位于祁连山地槽褶皱带的中段，走廊南山复向斜带的南坡复背斜中。矿化带主要赋存于下志留统中部绿色碎屑岩组地层中，赋矿岩石为粉砂岩和砂质板岩。矿体受断裂破碎带控制明显，产状与破碎带产状一致，矿体多呈似层状、透镜状，矿石矿物成分简单，矿石多为条带状、浸染状构造等特点，因此小石壁沟金矿属微细粒破碎蚀变岩型。