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锡矿山锑矿位于湖南省冷水江市矿山乡境内，矿区距冷水江市中心13km，市内有湘黔铁路和312国道通过，交通便利。矿区地形总的趋势是自南向北逐渐升高，最高峰是岳高岭，海拔标高824.80m，最低处为南边玄山溪出口处，标高220m。南北两矿之间的仙人界分水岭地带山顶标高为628.32～709.30m，由于区内沟谷发育和多期构造运动影响，地貌形态属构造剥蚀及局部堆积地形。
本区位于湘中北部涟源盆地，前泥盆系地层（Ptbn—S1）出露于盆地四周，内部为上古生界及中生界地层分布，总厚度近20km。锡矿山位于盆地的中部，其南部有白马山—龙山东西构造带，北为冷家溪—九岭东西向构造带，东为株洲—衡阳华夏新华夏构造带，西为雪峰山华夏新华夏构造带，它们构成了湘中盆地，北北东向的城步—桃江深大断裂通过矿田西侧，并与北西向的双峰—涟源隐伏断裂交汇于矿田南部，为成矿提供了优越的区域构造条件。区域岩浆岩广泛发育，矿田北有沩山岩体，南有白马山复式岩体，南西有龙源花岗岩体，北西还有大神山花岗岩体，除龙源花岗岩体距矿田较近（30km）外，其它岩体距矿田均达50km以上。
一、地层
地层划分从1934～1984年，经五次修订，现已基本与区域地层配套。矿田出露下石炭统和上泥盆统地层，深部经坑道和钻探揭露，见到中泥盆统棋梓桥组地层。将含矿岩系分述如下：
泥盆系中统棋梓桥组（D2q）：为厚—巨厚层状灰岩夹生物碎屑灰岩，见于南矿飞水岩深部坑道中（已揭露厚度约250m）。在F75下盘与其上部灰岩交汇部位有较好的Ⅲ号矿体产出。
佘田桥组（D3S）：为矿田出露最老之地层。自上而下分为页岩段（D3S3），灰岩段（D3S2）和砂岩段（D3S1）。
页岩段（D3S3）：岩性与上覆地层相近，地表和浅部为薄层页岩，中部多为泥晶灰岩夹页岩互层，平均厚54m，矿田深部厚度增大至100余m，在其上下部各出现一层生物灰岩，厚度分别为5－10m、10－20m，在构造发育部位有时被硅化（局部矿化达2%左右），易与含矿层系混淆。底部为浅黄带灰色薄层页岩，厚7－10m，作为与上覆地层划分的标志，以往对本段岩相变化注意不够，存在分层不准确的问题，有待今后进一步解决。
灰岩段（D3S2）：为矿田主要含矿地层，厚218.77m，又可分为四小段、二十七小层，其奇数层为灰岩或砂岩，有利于硅化和成矿，偶数层多为页岩，不易硅化，起遮挡作用。
第四小段为灰岩，生物灰岩夹页岩，盛产珊瑚、腕足类化石，厚11.20m，为Ⅰ号矿体的赋存层位。对应于二十七小层中的D3S2－1－D3S2-6，南矿Ⅰ号矿体主要产于D3S2-1，北矿Ⅰ号矿体主要产于D3S2-3小层上部。
第三小段：为一套微晶灰岩夹薄层钙质砂岩韵律层，中部为白云质灰岩夹薄层砂质页岩或粉砂岩，呈书页状，下部为瘤状灰岩，底部为黑色页岩，厚56.02m，为Ⅱ号矿体的赋矿层位，对应于D3S2-7－D3S2-10，主要矿体产于D3S2-7小层上部。
第二小段：上部为厚层状灰岩或瘤状灰岩，中部为生物碎屑灰岩夹粉砂岩，底部为薄层灰岩与砂质页岩互层，厚40.61m，对应于D3S2-11－D3S2-16。
第一小段：顶部见同生角砾状灰岩，中部以厚层状灰岩为主，夹薄层生物碎屑灰岩或砂质页岩，缝合线构造发育。下部为中厚层生物碎屑灰岩、白云质灰岩夹钙质粉砂岩，厚110.94m，对应于D3S2-17－D3S2-27。
上述一至二小段均为Ⅲ号矿体的赋存层位。
砂岩段（D3S1）：以似层状白云母砂岩、粉砂岩为主，顶部夹粉砂质页岩，底部夹灰岩或粉砂质灰岩，厚45.05m。此层位在飞水岩矿床1—11中段有Ⅲ号矿体产出，其他中段未见工业矿体。
二、构造和矿产分布
矿田处于多种构造体系复合部位，并经多次不同方向、不同性质的应力作用，使构造变得非常复杂。
褶皱：从地质平面图上分析，矿田为一轴向北30°东，向南北两端倾伏的半边背斜（称锡矿山背斜），其西翼有F75断裂，东翼有煌斑岩脉穿切和北东向断裂。半边背斜内北东向次级褶皱发育，它们呈左行雁列展布，其轴向为北45°东左右。自北至南有芦茅塘、白云岩、稻草湾、陈家冲、老矿山、童家院、飞水岩、物华、月马山、贯场里等背斜构造。规模较大的向斜构造有仙人界、常子岩、大树向斜等。从剖面图上可以看出：地表和浅部的次级褶皱极为发育，东部甚至有倒转褶皱，但深部的含矿系地层并未引起相应变形（详见39、41线剖面图）。
断裂：主要断裂构造：以F75为代表（又称西部断裂），它是由数条彼此平行的裂面所组成的断裂带。走向北30°东，倾向北西，倾角45°－70°（上陡下缓），呈波状弯曲，为正断层，断裂带宽40－60m，最窄只有1－2m，长20km。其断距各处不一，最大达900余m（艳山红），往南北两端逐渐变小，对矿田成矿起主要控制作用。此外，与F75走向相一致的尚有东部被煌斑岩脉充填的断裂带，其倾向与F75相反，垂直和水平断距为20m左右，最大不超过40m。但切穿深度很大。
次级断裂可分为四组:
第一组为北东组，如F3、F71、F72、F36等，为F75的次级断裂，且从F75下盘一侧分枝，貌似“入”字组合，走向北45°东，倾向北西，倾角40°－70°，与次级背斜相伴而生，起着牵引次级半边背斜的重要作用（如童家院矿床），与F75一同起控矿作用；另外，在矿田东部发育一组走向与次级断裂走向一致，但倾向相反，倾角70°－85°，如F7、F803、F772。F7已被南矿1－15中段揭露，成为飞水岩矿床东部的重要控矿构造。且预测东部的F803、F772可能控矿。
第二组为北西组，如F63（F219）、F64（F217）、F221、F104等。现以F63为例说明。F63地表走向北西，深部向南40°东延伸，倾角75°以上，地表控制长1040m，断裂带宽0.10－0.50m，垂直断距不足20m，水平断距40m，断面平直光滑，局部呈锯齿状，为平移正断层，在下盘与主要含矿层交汇处形成富厚矿体，已探明金属资源储量近100kt，预测深部远景可继续扩大。
第三组为北东东组，地表不明显，在飞水岩11中段以上发育，断裂规模小，倾向北东、南西，是控制飞水岩Ⅱ号矿体的重要构造。
第四组近东西向，除F53、F108近乎东西外，其余为北西西，走向300°左右，规模较大的有F53、F108、F22、F144和F111（飞水岩断层）。F111走向北70°西，倾向南西，倾角60°－28°（上陡下缓），断面粗糙，见磨光面。地表控制长500m，垂直断距30－50m，破坏飞水岩矿床13一19中段Ⅰ、Ⅲ号矿体的连续性。
层间破碎带，在F75下盘一侧，次级半边背斜核部及东翼的主要赋矿地层中，层间破碎十分发育，且破碎层多被硅化，它是矿区内重要控矿构造之一，为层状、似层状矿体的形成提供良好的空间。
三、 岩浆岩
矿区内未发现岩体，仅在矿区东部见有一煌斑岩脉，走向30°－35°，宽3－15m，地表控制长度大于7.5km（南起罐子冲，北至竹山煤矿）。此外，在53/ZK1、53/ZK2各见一岩脉，但地表未出露。岩脉上、下盘界线清楚，脉中见捕虏体，沿走向、倾向均有分支现象。岩脉两侧地层断距20m左右（最大不超过40m），在七里江铁矿见一处煌斑岩与赤铁矿层接触，经采样鉴定磁铁矿含量3%以下，说明成岩温度低，经K—Ar同位素地质年龄测定为11９Ma，与成矿无直接关系。
四、围岩蚀变
矿田围岩蚀变主要为硅化，分布于F75和北东向（次级）断裂下盘一侧，从中泥盆统棋梓桥组到上泥盆统的锡矿山组都有硅化出现，但构成工业矿化的只限于佘田桥组灰岩段（D3S2）、砂岩段（D3S1）和棋梓桥组灰岩段（D2q）中的硅化层，矿体产于硅化岩中，没有硅化也就没有矿化，两者关系密切。
本区位于湘中北部涟源盆地，前泥盆系地层（Ptbn—S1）出露于盆地四周，内部为上古生界及中生界地层分布，总厚度近20km。锡矿山位于盆地的中部，其南部有白马山—龙山东西构造带，北为冷家溪—九岭东西向构造带，东为株洲—衡阳华夏新华夏构造带，西为雪峰山华夏新华夏构造带，它们构成了湘中盆地，北北东向的城步—桃江深大断裂通过矿田西侧，并与北西向的双峰—涟源隐伏断裂交汇于矿田南部，为成矿提供了优越的区域构造条件。区域岩浆岩广泛发育，矿田北有沩山岩体，南有白马山复式岩体，南西有龙源花岗岩体，北西还有大神山花岗岩体，除龙源花岗岩体距矿田较近（30km）外，其它岩体距矿田均达50km以上。
一、地层
地层划分从1934～1984年，经五次修订，现已基本与区域地层配套。矿田出露下石炭统和上泥盆统地层，深部经坑道和钻探揭露，见到中泥盆统棋梓桥组地层。将含矿岩系分述如下：
泥盆系中统棋梓桥组（D2q）：为厚—巨厚层状灰岩夹生物碎屑灰岩，见于南矿飞水岩深部坑道中（已揭露厚度约250m）。在F75下盘与其上部灰岩交汇部位有较好的Ⅲ号矿体产出。
佘田桥组（D3S）：为矿田出露最老之地层。自上而下分为页岩段（D3S3），灰岩段（D3S2）和砂岩段（D3S1）。
页岩段（D3S3）：岩性与上覆地层相近，地表和浅部为薄层页岩，中部多为泥晶灰岩夹页岩互层，平均厚54m，矿田深部厚度增大至100余m，在其上下部各出现一层生物灰岩，厚度分别为5－10m、10－20m，在构造发育部位有时被硅化（局部矿化达2%左右），易与含矿层系混淆。底部为浅黄带灰色薄层页岩，厚7－10m，作为与上覆地层划分的标志，以往对本段岩相变化注意不够，存在分层不准确的问题，有待今后进一步解决。
灰岩段（D3S2）：为矿田主要含矿地层，厚218.77m，又可分为四小段、二十七小层，其奇数层为灰岩或砂岩，有利于硅化和成矿，偶数层多为页岩，不易硅化，起遮挡作用。
第四小段为灰岩，生物灰岩夹页岩，盛产珊瑚、腕足类化石，厚11.20m，为Ⅰ号矿体的赋存层位。对应于二十七小层中的D3S2－1－D3S2-6，南矿Ⅰ号矿体主要产于D3S2-1，北矿Ⅰ号矿体主要产于D3S2-3小层上部。
第三小段：为一套微晶灰岩夹薄层钙质砂岩韵律层，中部为白云质灰岩夹薄层砂质页岩或粉砂岩，呈书页状，下部为瘤状灰岩，底部为黑色页岩，厚56.02m，为Ⅱ号矿体的赋矿层位，对应于D3S2-7－D3S2-10，主要矿体产于D3S2-7小层上部。
第二小段：上部为厚层状灰岩或瘤状灰岩，中部为生物碎屑灰岩夹粉砂岩，底部为薄层灰岩与砂质页岩互层，厚40.61m，对应于D3S2-11－D3S2-16。
第一小段：顶部见同生角砾状灰岩，中部以厚层状灰岩为主，夹薄层生物碎屑灰岩或砂质页岩，缝合线构造发育。下部为中厚层生物碎屑灰岩、白云质灰岩夹钙质粉砂岩，厚110.94m，对应于D3S2-17－D3S2-27。
上述一至二小段均为Ⅲ号矿体的赋存层位。
砂岩段（D3S1）：以似层状白云母砂岩、粉砂岩为主，顶部夹粉砂质页岩，底部夹灰岩或粉砂质灰岩，厚45.05m。此层位在飞水岩矿床1—11中段有Ⅲ号矿体产出，其他中段未见工业矿体。
二、构造和矿产分布
矿田处于多种构造体系复合部位，并经多次不同方向、不同性质的应力作用，使构造变得非常复杂。
褶皱：从地质平面图上分析，矿田为一轴向北30°东，向南北两端倾伏的半边背斜（称锡矿山背斜），其西翼有F75断裂，东翼有煌斑岩脉穿切和北东向断裂。半边背斜内北东向次级褶皱发育，它们呈左行雁列展布，其轴向为北45°东左右。自北至南有芦茅塘、白云岩、稻草湾、陈家冲、老矿山、童家院、飞水岩、物华、月马山、贯场里等背斜构造。规模较大的向斜构造有仙人界、常子岩、大树向斜等。从剖面图上可以看出：地表和浅部的次级褶皱极为发育，东部甚至有倒转褶皱，但深部的含矿系地层并未引起相应变形（详见39、41线剖面图）。
断裂：主要断裂构造：以F75为代表（又称西部断裂），它是由数条彼此平行的裂面所组成的断裂带。走向北30°东，倾向北西，倾角45°－70°（上陡下缓），呈波状弯曲，为正断层，断裂带宽40－60m，最窄只有1－2m，长20km。其断距各处不一，最大达900余m（艳山红），往南北两端逐渐变小，对矿田成矿起主要控制作用。此外，与F75走向相一致的尚有东部被煌斑岩脉充填的断裂带，其倾向与F75相反，垂直和水平断距为20m左右，最大不超过40m。但切穿深度很大。
次级断裂可分为四组:
第一组为北东组，如F3、F71、F72、F36等，为F75的次级断裂，且从F75下盘一侧分枝，貌似“入”字组合，走向北45°东，倾向北西，倾角40°－70°，与次级背斜相伴而生，起着牵引次级半边背斜的重要作用（如童家院矿床），与F75一同起控矿作用；另外，在矿田东部发育一组走向与次级断裂走向一致，但倾向相反，倾角70°－85°，如F7、F803、F772。F7已被南矿1－15中段揭露，成为飞水岩矿床东部的重要控矿构造。且预测东部的F803、F772可能控矿。
第二组为北西组，如F63（F219）、F64（F217）、F221、F104等。现以F63为例说明。F63地表走向北西，深部向南40°东延伸，倾角75°以上，地表控制长1040m，断裂带宽0.10－0.50m，垂直断距不足20m，水平断距40m，断面平直光滑，局部呈锯齿状，为平移正断层，在下盘与主要含矿层交汇处形成富厚矿体，已探明金属资源储量近100kt，预测深部远景可继续扩大。
第三组为北东东组，地表不明显，在飞水岩11中段以上发育，断裂规模小，倾向北东、南西，是控制飞水岩Ⅱ号矿体的重要构造。
第四组近东西向，除F53、F108近乎东西外，其余为北西西，走向300°左右，规模较大的有F53、F108、F22、F144和F111（飞水岩断层）。F111走向北70°西，倾向南西，倾角60°－28°（上陡下缓），断面粗糙，见磨光面。地表控制长500m，垂直断距30－50m，破坏飞水岩矿床13一19中段Ⅰ、Ⅲ号矿体的连续性。
层间破碎带，在F75下盘一侧，次级半边背斜核部及东翼的主要赋矿地层中，层间破碎十分发育，且破碎层多被硅化，它是矿区内重要控矿构造之一，为层状、似层状矿体的形成提供良好的空间。
三、 岩浆岩
矿区内未发现岩体，仅在矿区东部见有一煌斑岩脉，走向30°－35°，宽3－15m，地表控制长度大于7.5km（南起罐子冲，北至竹山煤矿）。此外，在53/ZK1、53/ZK2各见一岩脉，但地表未出露。岩脉上、下盘界线清楚，脉中见捕虏体，沿走向、倾向均有分支现象。岩脉两侧地层断距20m左右（最大不超过40m），在七里江铁矿见一处煌斑岩与赤铁矿层接触，经采样鉴定磁铁矿含量3%以下，说明成岩温度低，经K—Ar同位素地质年龄测定为11９Ma，与成矿无直接关系。
四、围岩蚀变
矿田围岩蚀变主要为硅化，分布于F75和北东向（次级）断裂下盘一侧，从中泥盆统棋梓桥组到上泥盆统的锡矿山组都有硅化出现，但构成工业矿化的只限于佘田桥组灰岩段（D3S2）、砂岩段（D3S1）和棋梓桥组灰岩段（D2q）中的硅化层，矿体产于硅化岩中，没有硅化也就没有矿化，两者关系密切。