一、大地构造单元
铜山岭多金属矿床位于南岭纬向构造带北缘、NNE向的道县-富阴坳陷内、大源岭复式背斜NE倾没端的西翼（图2-180）。
图2-180 铜山岭矿田地质略图 Fig.2-180 Geological sketch of Tongshanling ore field
Q—第四系；J1—下侏罗统；C1—下石炭统；C1d—大塘阶；C1y—岩关阶；D2—D3—中、上泥盆统；D2t—跳马涧组；D2q—棋梓桥组；D3s—佘田桥组；D3x—锡矿山组；
二、矿区地质
（一）矿区地层
区内出露地层主要为泥盆系中统棋梓桥组（D2q）和跳马涧组（D2t），泥盆系上统佘田桥组（D3s）和锡矿山组（D3x），石炭系下统大塘阶（C1d）和岩关阶（C1y），为一套巨厚的碳酸盐岩沉积。与成矿有关的主要为棋梓桥组和锡矿山组。
棋梓桥组为巨厚碳酸盐岩层，其下为白云岩层（厚达210m）夹生物白云岩（厚15m）。生物白云岩呈中薄层状，粗粒自形-半自形结构，并具有成岩白云岩的雾心亮边结构；富含层孔虫、珊瑚等生物化石，并见核形石和叠层石；无蚀变。
锡矿山组碳酸盐岩厚达300m，底部有30～50m厚泥灰岩。泥灰岩自下而上细分三层：
（1）砾屑灰岩：中薄层状，砾屑呈扁平状、次椭圆状沿层定向排列；
（2）含矿藻灰岩：呈微晶结构，层纹状构造；
（3）泥灰岩：灰黑色，鳞片泥晶结构，薄-中薄层状构造，中夹微薄层钙质页岩及透镜状灰岩。
多金属硫化物矿体主要产于棋梓桥组生物白云岩及锡矿山组泥灰岩中。
（二）矿区构造
区内褶皱和断裂均发育，以NNE向构造为主。
（三）岩浆岩
本区岩浆岩均为燕山期岩浆活动之产物。铜山岭似斑状花岗闪长岩呈岩株状分布于矿区南西，与棋梓桥组和佘田桥组接触处有夕卡岩及多金属硫化物矿体（即接触带夕卡岩型矿体）。沿NNE向和NW向断裂常有花岗闪长岩小岩株和石英斑岩岩脉充填。
（四）矿床地质
铜山岭多金属矿床是一夕卡岩型含银的铜铅锌矿床。按矿体产出形式划分为接触带夕卡岩型和外接触带层间夕卡岩型和石英硫化物脉型矿体，以层间夕卡岩型最重要。本文介绍的是层间夕卡岩型矿体。
1.矿体产出特征
矿体主要产于距花岗闪长岩岩体700m远的棋梓桥组及锡矿山组围岩中。
图2-181 105线地质剖面图 Fig.2-181 Geological profile of exploratory line 105（图例同图2-180）
图2-182 3线地质剖面图 Fig.2-182 Geological profile of exploratory line 3（图例同图2-180）
矿体的产出明显受层位和岩性控制。在巨厚的棋梓桥组碳酸盐岩层中，工业矿体仅见于棋梓桥组下部的浅灰色生物白云岩（图2-181）层和锡矿山组底部的泥灰岩层中（图2-182）。生物白云岩的含矿性与岩石的粒度、孔隙度、生物含量等有关。当粒度由粗变细、生物由多变少、孔隙度降低时含矿性由强变弱。锡矿山组泥灰岩中砾屑灰岩的含矿性与砾屑和胶结物的比例有关，当其比为3∶2时，矿化最佳，否则一般为贫矿；藻灰岩的含矿性与藻体的发育程度有关，藻体愈发育，含矿性愈好，否则一般为贫矿；泥灰岩的含矿性与泥质含量多寡有关，泥质过高（如钙质页岩）或过低矿化都不好，此层一般为富矿。三层矿似具序列性排列。
矿体可分为主矿体和脉状矿体。主矿体呈层状、似层状沿层展布，产状与地层一致，延深延长较稳定，规模较大，品位较富。脉状矿体以充填为主，受层内裂隙或次级断裂控制，常贯穿主矿体，品位虽富但不稳定，变化大，规模小。
2.矿石矿物组成
层间夕卡岩型和脉型矿石的矿物组成比较简单：金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿，次为黄铜矿、黄铁矿及铅铋矿；脉石矿物由方解石、石榴子石、透辉石和石英组成。而接触带夕卡岩型矿物组成比较复杂；金属矿物有黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、铅铋矿、白钨矿、毒砂和磁铁矿；脉石矿物有石榴子石、透辉石、符山石、阳起石、绿帘石、石英、方解石等。
产于锡矿山组的矿体，金属硫化物沿层呈带状分布。砾屑灰岩中以闪锌矿为主，伴有黄铁矿和方铅矿；含矿藻灰岩中为黄铁矿、闪锌矿及方铅矿组合；泥灰岩中由下往上依次为闪锌矿-方铅矿-黄铜矿。
3.矿石结构构造
矿石结构主要有：
微粒结构：见于贫矿石中，矿物粒度为0.01～0.004mm，经热液改造粒度变粗，达0.1～2mm以上。
草莓状结构：贫、富矿石中均可见，但分布局限，由微粒、细粒的球状黄铁矿组成，或呈分散状，或呈小团块状集合体。草莓间有其他硫化物分布。
胶状结构：见于藻类结核状矿石中，黄铁矿、黄铜矿具此结构。
生物结构：硫化物沿层孔虫内部或围绕腕足类外壳分布，形成生物或生物环边结构，在藻类结核状矿石中金属硫化物沿藻体格架分布，形成藻架结构。
矿石构造主要有：
砾屑构造：砾屑灰岩中，硫化物等构成砾屑的胶结物。
层纹状构造：由微细粒硫化物的层纹和泥晶方解石的微细薄层彼此交替形成。
核形石构造：见于藻灰岩中的层纹状贫矿的底部，由泥晶方解石等作核心，含硫化物的波状藻层和泥晶方解石组成宽窄不等互相交替的同心环状。
结核构造：结核由硫化物、方解石、硅质和泥质岩组成，粒径15～200mm不等，见于泥灰岩矿体中，常构成富矿石。
还有条带状和斑点状构造等。
三、矿床成因分析
铜山岭矿床按产出部位可分为产于花岗闪长岩与围岩接触带的含铜矿夕卡岩矿体，外接触带层间含铜、铅锌夕卡岩矿体和硫化物石英脉矿体。从成矿作用总体分析其成因应为与燕山期花岗闪长岩有关的夕卡岩型金银铜多金属矿床。外接触带层间含铜铅锌夕卡岩矿体的成因，围岩对成矿具一定控制作用。湖南有色金属地质勘探公司二〇六地质队陈臻经对铜山岭层间夕卡岩型矿体的研究认为，该矿中的层间夕卡岩型矿体不具夕卡岩型矿床特征，而应为沉积-热液改造的层控矿床。其主要根据是：
（1）成矿物质来源 区内似斑状花岗闪长岩、锡矿山组及其他有关地层的微量元素含量对比（表2-111）说明：
表2-111 岩体与有关碳酸盐建造微量元素（wB/10-6） Table 2-111 Content of trace elements（wB/10-6）in massif and concerned carbonate facies formation
分析者湖南冶金地质研究所分析室；①据长沙大地构造研究所张湘炳1981年资料；②据涂千里、费德波1961年资料
锡矿山组（D3x）的特征元素组合为Cu、Pb、Zn、Ag。它们的含量高出地壳碳酸盐岩的克拉克值数十倍，也大大高于岩体。其中Cu高出6倍，Pb高出7倍，Zn高出12倍，Ag高达66倍。这说明地层可为成矿提供丰富来源。
近矿上下含矿层中的Cu、Pb、Zn、Ag含量比远离岩体5000m的院子地剖面低。其中Pb低1倍，Cu、Zn、Ag降低3～13倍，这说明含矿层中Cu、Pb、Zn、Ag元素发生了活化转移。龙汉春（1981）对区域（宁远）、矿区外围（千家岭等）、矿区矿层顶底板围岩（D2g-C1）中微量元素进行了统计，估算东区2.5km2、厚1km的碳酸盐地层中Cu、Pb被活化转移的金属量分别为91300t、59950t。表明地层是成矿物质的部分提供者，而岩体的热源，促使了成矿元素Cu、Pb、Zn、Ag的活化转移。
（2）矿体近矿围岩蚀变不强，且仅限于锡矿山组底部的泥灰岩中，钙铝榴石和透辉石不均匀分布于其中，泥晶方解石微弱重结晶，局部见大理岩化，岩石具典型的角岩结构特征，故认为其围岩蚀变是热变质产物，而非接触交代产物。
（3）矿石结构均反映了沉积-热液叠加改造特征。
（4）微量元素组成特征
矿体及近矿围岩的Co含量均大于Ni,w（Co）/w（Ni）值为2～5，具有海相沉积成因特征，而岩体的Co、Ni含量均甚微，且Ni高于Co,w（Co）/w（Ni）值为0.75。
据研究（T.R.Jonassan,1978）闪锌矿的w（Zn）/w（Cd）值与矿床成因有关。矿体中闪锌矿的w（Zn）/w（Cd）为130，与宋学信的研究对比结构中的热液矿床闪锌矿的Cd含量和w（Zn）/w（Cd）值相当。这是热液改造成因的依据。
闪锌矿中Fe的含量亦反映形成条件。一般夕卡岩型闪锌矿含Fe量较低，层控型者含Fe量则较高。矿体中的闪锌矿比接触交代夕卡岩型闪锌矿的含铁量至少高10倍。
此外，在矿体中，Sr、Ba的某些沉积化学行为也较明显，如Sr常通过生物途径的沉淀性，表现在藻层贫矿相对较高，含量为（100～200）×10-6。Ba易被粘土矿物吸咐，使其仅分布在泥质富矿之中，含量达（150～350）×10-6。藻层的Ba和泥质层的Sr含量却从零至极微量。
（5）该类型矿体中黄铁矿明显分为两期，其特征见表2-112。反映矿床形成经历了沉积成岩期和热液叠加期。
表2-112 黄铁矿的标型特征 Table 2-112 Typomorphic characteristic of pyrite
（6）对矿体中贫矿和富矿的金属硅化物分别进行了温度测定（爆裂法），结果表明贫矿中方铅矿和黄铁矿的形成温度（140～145℃）明显低于富矿中方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿的形成温度（260～300℃，多为270℃左右），这也反映了成矿的多阶段性特点。
（7）硫同位素特征
该矿的黄铜矿、闪锌矿、方铅矿硫同位素组成特征，与其富集轻硫的层控矿床（白云铺）比较，δ34S全是正值（与陨石硫比，富集重硫δ34S），表明成矿物质来源富含海水硫酸盐，这和矿源层Ba含量高于地壳碳酸盐岩近8倍有一定的吻合性。而与富集重硫的层控矿床（凡口）对比，δ34S值又有较集中、分布范围较窄、偏离0值较近的特点，这些恰好又与层控改造型矿床（黄家坝、铁渣市、方园）极为相似。可能是矿床在后期改造富集过程中，导致了硫同位素均匀化所致。