一、大地构造单元
矿区位于武夷-云开褶皱带与武功-诸广褶皱带、江南地块三个构造单元交接的武夷-云开褶皱带一侧的饶南坳陷区内。
二、矿区地质
（一）地层
（1）震旦—寒武系混合岩组：主要为混合岩夹石英云母片岩、黑云斜长片麻岩，下部夹少量夕卡岩。厚大于1000m（图2-128）。
（2）石炭系中统叶家湾组：出露于矿区中部，呈向东凸出、南北延伸的狭长弧形条带分布。属一套滨浅海相碎屑岩、碳酸盐岩夹火山碎屑岩建造，为主要赋矿层位。下部为变质含砾石英砂岩、石英细砂岩、粉砂岩并夹灰岩透镜体，底部见英安霏细斑岩；中部为厚层状灰岩夹砂质页岩，局部夹流纹英安岩、安山质岩屑凝灰岩、层凝灰岩、凝灰质砂岩；上部为中粗粒石英砂岩、含砾石英砂岩、粉砂岩、砂质钙质页岩、千枚岩页岩夹砂岩透镜体，厚150～250m。不整合覆于震旦—寒武系之上。
（3）石炭系上统船山组-二叠系下统茅口组：亦为矿区赋矿层位。下部（相当于船山组）为灰白-白色厚层状结晶灰岩、大理岩，间夹少量砂页岩、石英砂岩及瘤状灰岩；中部（相当于栖霞组）为深灰色、灰黑色厚层状结晶灰岩，含较多燧石团块及条带，夹薄层炭质灰岩，局部夹页岩；上部（相当于茅口组），为隐晶质厚层状灰岩，含少量燧石并夹有薄层碳质页岩，顶部为硅质灰岩，厚150～210m。
（4）二叠系下统李家组：深灰、灰黑色粉砂质页岩，含炭质页岩夹粉砂岩及薄层灰岩，分布于打字坪向斜两翼，厚75m。
（5）二叠系上统龙潭组：主要为浅灰色、灰黑色页岩和粉砂岩，其中尚有少量粉砂质页岩，厚大于100m。
（6）第四系：冲积、残坡积，亚砂土、亚粘土、泥沙、卵石，局部有铁帽碎块及含矿黑土，厚达40m。
图2-128 铅山永平铜矿区地质平面图 Fig.2-128 Geological map of Yongping copper ore district
Q—第四系；
（二）构造
1.褶皱
天排山倒转背斜：位于矿区中部，轴向近南北，略有东西偏转，轴面倾向东，背斜向北收敛倾伏，向南翘起渐转为正常背斜。矿体赋存于东翼。
打字坪倒转向斜：位于天排山倒转背斜的东侧，轴向NNW，轴西倾向E，向斜向N倾伏。
2.断裂
规模最大的为F1、F2逆冲断层，分别长7000m和5000m。走向SN，倾向南。F1倾角浅部缓，深部陡，在20°～50°之间；F2倾角达70°。层间破碎带控制铜矿体，矿体与断裂同步延展平行产出，在剖面上呈叠瓦状或“入”字形排列。
（三）矿区岩浆活动
中性-中酸性侵入岩：有闪长岩、石英闪长玢岩、黑云母花岗闪长斑岩等，多呈小岩脉零星产出，厚度一般数十厘米至数米，其产状多与围岩层理斜交。其中以黑云母花岗闪长斑岩的规模相对较大，分布于矿区南部，具强烈的绢云母化，侵入时代不明。
海西期火山-侵入岩：有英安岩、流纹英安岩、英安霏细岩、霏细岩等，赋存于石炭系中统叶家湾组。蚀变的英安质岩石，Cu、Pb、Zn、W、Mo、Ag等元素丰度较高。根据其产出层位，确定其为海西期火山-侵入活动产物。
燕山早期酸性侵入岩-花岗斑岩-十字头岩株主体岩石，浅成-超浅成相，侵入于震旦—寒武系混合岩组和中石炭统叶家湾组中，全岩K-Ar年龄161Ma，岩石中W、Cu、Ag、Mo、Pb等含量均高。其他的石英斑岩、花岗斑岩、中细粒黑云母花岗岩为成矿期后的侵入体，切过并破坏矿体。
混合岩：混合岩广泛出露在天排山倒转背斜轴部和护驾山-十字头一带，环抱叶家湾组，近SN向大面积展布。原岩基本是震旦-寒武系石英云母片岩、黑云斜长片麻岩。属混合花岗岩-均质混合岩-混合岩-混合岩化岩石。中石炭统叶家湾组局部也混合岩化。
（四）铜矿床地质
1.矿体的分布、形态、产状及规模
图2-129 永平矿区综合地质剖面示意图 Fig.2-129 Integrated sketch section of Yongping ore distict
Su—混合岩；C2y—叶家湾组；Qπ—石英斑岩；πγ—似斑状黑云母花岗岩；S—硫矿体；1—铜硫矿体；2—铁帽；3—钼矿体；4—含铜黑土
永平铜矿床是一个以铜硫为主伴有W、Ag、Pb、Zn等的多金属矿床。主要工业矿体分布在天排山倒转背斜东翼（图2-128），大都赋存在石炭系中统叶家湾组中，少量在船山-茅口组和震旦-寒武系混合岩组中。矿体呈层状、似层状、透镜状产出，产状与赋矿地层一致（图2-129），走向近SN，倾向E—SNN,倾角200～50°或60°～70°。
矿区有7个矿带，每个矿带由一个至多个矿体组成（表2-84）。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV矿带以铜硫矿体为主（Ⅲ、Ⅳ矿带为隐伏矿体），Ⅴ、Ⅵ矿带以硫铁矿体为主，Ⅶ矿带相当Ⅰ、Ⅱ-2、Ⅱ-3矿体地表露头部位，为含铜黑土和次生淋滤堆积体。矿区以铜硫矿体为主。硫铁矿体较小，铁矿体属硫化物铁帽主要出露于Ⅱ矿带地表氧化带，铅锌矿体主要分布于矿区北部Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿带之中。铜硫矿体受断层控制，F1断层控制了I矿带，F2断层控制了Ⅳ矿带，矿体厚度沿倾向变化，浅厚深薄；沿走向中部厚两边薄，厚度变化较大。
表2-84 各矿体产状规模一览表 Table 2-84 Table of ore bodies occurrences and scales
Ⅱ矿带：纵贯全区，规模最大，为主矿带。产于叶家湾组中，顶底板为混合岩组，叶家湾组和船山-茅口组。自上而下有Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4三个矿体，其中Ⅱ-4矿体最大。Ⅱ-4矿体似层状顺层产出，倾角50°→20°→50°，与底板混合岩组顶面一致，走向延长2500m，倾向延伸2000余米，矿体厚0.66～100.93m，平均厚17.97m。据采场平台所见，Ⅱ矿带粗晶黄铁黄铜矿层呈层状产于千枚岩页岩中，矿层产状与千枚状页岩页理完全一致。此外亦受似斑状黑云母花岗岩侵入的影响而随之拱起，向南作30°～40°倾伏下插，并发生明显的膨缩现象，褶皱轴部有明显的增厚，而靠近黑云母花岗岩体外接触带，矿体则分支尖灭，显示了矿体的后生变化。
2.矿石物质成分
组成矿石的矿物计有140余种（表2-85），主要金属矿物有：黄铁矿、黄铜矿、胶状黄铁矿、磁黄铁矿。
表2-85 原生矿石矿物组成一览表 Table 2-85 Mineral composjtion in primitive ore
矿石自然类型有：
氧化带：褐铁矿铁帽、夕卡岩铁帽、含铜黑土。
混合带：辉铜黄铜矿石。
原生带：含钨黄铜黄铁矿石、含钨黄铁矿石、含银黄铁闪锌矿石。
3.矿石结构构造
矿石结构有：半自形—他形粒状结构、交代结构、压碎、胶状结构。
矿石构造有：浸染状、条带状、块状构造。此外还有角砾状、层纹状和网脉状构造。
4.矿物化学成分
为Cu、S、W、Fe、Pb、Zn、Mo等，伴生有益组分Au、Ag。在铜精矿中Au、Ag可富集回收，具综合利用价值。另外还有微量的Ga、Ge、Te、In、Se等元素（见表2-86）。
表2-86 Ⅱ-4矿体化学组分表（wB/%） Table 2-86 Chemical composition in Ⅱ-4 orebody（wB/%）
注：Ag、Au的单位为×10-6
铜：主要含铜矿物为黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿。铜硫矿体含铜品位一般在0.53%～1.16%，平均0.77%。沿倾向变化相对较稳定；沿走向则呈跳跃式变化。品位变化系数96.92，分布基本均匀，品位与厚度关系不明显。
硫：铜硫矿体含硫一般在6.00%～22.27%，平均15.46%。
钨：主要以独立矿物白钨矿形式赋存于夕卡岩内，与铜硫矿伴生产出。
银：主要以类质同象形式赋存于黝铜矿中，含量变化较大；银的独立矿物有辉银矿、硫锑铅银矿、硫铋银矿、深红银矿、含银辉铅铋矿等，充填在黄铁矿、方铅矿、黄铜矿裂隙处或孔洞中。矿体中银含量（2～500）×10-6，平均27.30×10-6，富集部位在矿区西北侧浅部和东侧深部，空间上与石英斑岩、花岗斑岩关系密切。银与铅锌呈正相关。
金：分布普遍但含量较低，一般在（0.03～0.05）×10-6，最高达5.16×10-6，金主要赋存在黄铁矿中。
铅锌：主要以方铅矿、闪锌矿独立矿物产出，赋存于铅锌矿体中。矿石品位一般是铅低锌高。含铜黑土含铅锌较高。
5.矿化分带
永平铜矿床具有氧化带、混合带和原生带。原生带为矿体主体部分，主要为铜硫钨矿石、硫铁钨矿石和铅锌银矿石，基本由硫化物组成。
在水平方向上，自北向南依次为：含铜黑土→铅锌矿体→铜铅锌矿体→铜硫矿体和钼矿体→铜硫铅锌矿体。在垂直方向上，自下而上为：铁帽、含铜黑土、铜铁矿体→铅锌矿体、钼矿体→铜硫矿体夹铅锌矿体→硫矿体。
矿物组合沿走向自北向南依次为：含铜黑土、方铅矿、闪锌矿、菱铁矿→黄铁矿、黄铜矿、白钨矿、辉钼矿、磁黄铁矿→方铅矿、闪锌矿。沿倾向方向自上而下为：褐铁矿→黄铜矿、黄铁矿→白钨矿、辉钼矿、黄铜矿、黄铁矿→闪锌矿、白钨矿、黄铜矿、黄铁矿。
（五）蚀变作用
夕卡岩化：发育于叶家湾组的碳酸盐岩中，尤以不纯灰岩为甚，形成以石榴子石为主，次为透辉石、透闪石、阳起石、绿帘石等夕卡岩矿物。夕卡岩化与矿化关系密切，当夕卡岩中绿帘石、透辉石、透闪石、阳起石等矿物与石榴子石一起出现时，以黄铜矿-黄铁矿化为主，也可见到铅锌矿化；单一成分的石榴子石夕卡岩中，仅见黄铜矿和黄铁矿，且多呈细脉状或细脉浸染状出现。
绿泥石化、绿帘石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化及碳酸岩化有不同程度的发育，其大致分带是：以矿带为中心，矿层中夕卡岩化最强，矿层内部及顶底板则以硅化为主，绿帘石化、碳酸岩化局部发育于矿带中，矿带附近则以绢云母化及其星散状黄铁矿化为主。
三、成矿条件
（一）稳定同位素
据硫同位素资料，混合岩、夕卡岩及铜硫矿体中δ34S变化范围分别为2.7‰～4.14‰、2.9‰～4.10‰、2.4‰～4.10‰，相当于玄武岩硫，揭示有深源物质参与。
铅同位素值206Pb/204Pb为17.941,207Pb/204Pb为15.522,208Pb/204Pb为38.3（叶庆同，1985）暗示下地壳或地幔成分较多，具深部来源特征。
（二）成矿温度
据矿物爆裂温度测定资料，细粒层状黄铁矿159～203℃，粗粒黄铁矿164～269℃，块状黄铜矿217～278℃，方铅矿225℃，磁黄铁矿274～305℃。变化为159～305℃，基本为中温范围。
（三）成矿期、成矿阶段划分
综观矿床形成的全过程可将其划分为同生沉积期、混合岩化期、岩浆期后热液期、表生期4个成矿期。其中混合岩化期、岩浆期后热液期是矿床形成的关键时期，可进一步划分为夕卡岩阶段，气化-高温热液阶段、低温热液阶段。
同生沉积成矿期：中石炭世，火山沉积作用带来了火山物质及Cu、Pb、Zn等成矿元素。以后在成岩作用过程中，生成以黄铁矿为主含微量黄铜矿等微量金属硫化物层或薄层。
混合岩化成矿期：夕卡岩成矿阶段：混合岩化作用形成夕卡岩，与此同时地层中的成矿元素发生活化转移、富集，部分转化为矿液在岩石中矿物间进行渗滤充填，形成稀疏浸染状磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿等嵌于夕卡岩矿物的粒间或裂隙中，而大量的矿液沿着层间裂隙充填。早已形成的黄铁矿等金属硫化物普遍重结晶。
岩浆期后热液成矿期：①气化-高温热液成矿阶段，有少量磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿形成；②中温热液成矿阶段，为铜的主要矿化阶段，成矿方式以充填-交代为主，浸染状交代为辅；③低温热液成矿阶段，即铅锌银矿化阶段。
表生成矿期：矿床形成后，原生矿石遭受风化形成氧化带。
（四）成矿物质来源
叶家湾组Cu、Pb、Zn、W、Mo、Ag等丰度较高，含火山-沉积成分的叶家湾组是“矿源层”或“初始矿化层”。
震旦-寒武系混合岩组成矿元素丰度也较高，提供了部分成矿物质。
燕山早期十字头花岗斑岩，Cu、Pb的丰度，尤其是Mo、W、Ag丰度均较高，连同矿源层的物质进入含矿热液，充填交代，形成了热液型铜多金属矿床。
四、找矿标志
（1）与紧密褶皱协调一致的纵向断裂和层间破碎带，断裂交汇、复合部位，是找矿的宏观标志。
（2）石炭系中统叶家湾组，在英安质火山碎屑岩发育的前提下，常常含有较丰富的成矿物质，即是矿源层又是赋矿层，是找矿的直接标志之一。
（3）岩浆热液、混合作用及热能及充填交代，可使同生沉积初始矿化层改造，成矿元素活化、迁移、富集成矿。含矿岩体是找矿的重要标志。
（4）夕卡岩化、硅化、黄铁矿化与铜矿化关系密切，热液成矿后期阶段碳酸岩化出现与铅锌银矿化有关。
（5）褐铁矿铁帽，常常是硫化矿的氧化带产物，地表老窿和矿渣是寻找铜矿床的直观标志。