玛纳斯碧玉矿床位于北天山蛇绿混杂岩带中,是中国最主要的产出碧玉的矿床之一,在清代曾有过被开采和利用的记录。矿区地处天山北坡雪线一带,地势极为复杂,气候恶劣,研究程度低。本研究以黄台子、吉朗德、清涝坝矿点碧玉及其围岩为研究对象,进行岩相学、矿物学、地球化学、氢氧同位素以及锆石年代学研究,探讨其矿床成因。该区碧玉矿体常出现在超基性岩体与基性捕虏体、悬垂体的接触带中的楔状部位,呈脉状、楔状、透镜体状。接触带有时可见分带性,从蛇纹岩到围岩为蛇纹岩—绿泥石化带—透闪石化带—（透辉石化）—玉矿（纯净）—透辉石化岩石—基性岩。岩相学分析表明蛇纹岩为产出于俯冲弧前环境的弧前地幔楔蛇纹岩,经历了广泛的交代、重结晶。蛇纹片岩内存在叶蛇纹石、利蛇纹石与透辉石的矿物共生组合,推测其形成于500℃以下。基性围岩发生脆性变形与交代变质作用,形成葡萄石、辉石、榍石等矿物。变质辉石、阳起石及热液成因的榍石的存在推测其形成环境可能为高绿片岩相（320-525℃）;葡萄石为晚期形成的矿物,温度范围可能为250℃至350℃。主微量元素及铬铁矿的矿物化学特征表明基性岩可能源自弧前地幔的部分熔融,其形成过程有陆壳流体的参与。玛纳斯碧玉以透闪石为主要成分,含有一定量的透辉石、铬铁矿、绿泥石、蛇纹石、滑石及镍的硫化物、砷化物。碧玉及相关岩石受构造应力的影响常常形成一系列的脆-韧性变形。岩相学、地球化学研究表明碧玉可能是由蛇纹石化流体交代基性岩形成的,其形成与俯冲带弧前环境密切相关。氢氧同位素分析表明成矿热液流体主要为变质水。锆石U-Pb年代学研究表明基性围岩中的锆石为捕获的前寒武纪的岩浆锆石,边部有时具变质增生边。根据前人对北天山蛇绿岩带的年代学研究,结合区域及矿床地质,认为碧玉的成矿时代不早于蛇绿岩的时代—石炭纪（325-344 Ma）。综上,推测玛纳斯碧玉的成矿过程为:在500℃左右,低—中压下,蛇纹石化流体交代基性围岩形成透辉石。随着流体的演化与温度的降低,透辉石在还原、高水岩比条件下溶解沉淀形成粗晶透闪石岩或含透辉石的碧玉。在250-400℃,伴随着不断变化方向和大小的构造应力以及流体作用下,粗晶透闪石岩发生变形重结晶形成具毛毡状结构的碧玉。同时,碧玉也有可能直接从相应成矿流体中直接结晶形成。