该矿属层控矽卡岩型硫金矿床，根据矿体的赋存部位及矿体与地层的关系，可将矿体分为层状矿体、接触带矿体和穿层矿体。接触带矿体主要是天山矿段的Ⅴ号矿体及小矿体，产于岩体与栖霞灰岩的接触带上；穿层矿体主要是天山矿段的Ⅰ、Ⅱ号矿体，赋存在石炭系黄龙、船山灰岩及船山灰岩与二迭系栖霞灰岩交界处附近；层状矿体产状与地层一致，如天山矿段的Ⅲ号矿体，主要赋存在黄龙组白云岩与泥盆纪五通组交界处。
矿床的形成至少经历了两个成因阶段，海西期，本区曾发生过海底火山喷流作用，在泥盆系五通组顶部和石炭系底部地层中沉积了层纹状、透镜状黄铁矿、胶状黄铁矿，形成了原始矿胚层。印支—燕山期，铜陵地区发生了强烈的构造岩浆活动，岩浆期后热液对围岩，特别是对原始矿胚层进行改造，并在有利部位沉淀富集，形成了含金硫铁矿体。成矿物质主要来源于地层和岩浆热液，根据周泰禧用钾氩法测定天鹅抱蛋山岩体黑云母同位素年龄为 137.4百万年，属燕山中晚期，岩体和岩脉的微量金结果，明显高于铜官山矿区其它岩体，说明矿区天鹅抱蛋山岩体与矿床的形成有着密切的成因关系，金等金属元素主要来源于岩浆。由于天马山矿体紧挨天鹅抱蛋山岩体，接触交代作用强烈形成了矽卡岩化、角岩化以及大理岩化。
铜陵矿集区地质及矿床分布略图（据徐亮，2019）
铜陵矿集区区域成矿模式圈（据姚孝德，2012）
