第一阶段：构造破碎与蚀变岩形成（成矿前）。在早白垩世热隆-伸展体制下，三山岛拆离断层形成并活动，断裂下盘发生强烈的韧-脆性变形，形成碎裂岩、花岗质碎裂岩、碎裂状花岗岩等构造岩。同时，早期热液沿断裂上升，使断裂带及其两侧围岩发生钾化、硅化等早期蚀变，为后续成矿准备了空间和物质基础。第二阶段：石英-黄铁矿阶段（成矿早期，Ⅰ 阶段）。深源含矿流体（中温、中低盐度、富 CO₂和 CH₄的 H₂O-CO₂-NaCl 流体）沿三山岛断裂上升，进入下盘破碎带。这一阶段主要形成乳白色石英脉和少量黄铁矿，金含量较低。流体包裹体均一温度较高（278～410℃），压力较大（130～178MPa），对应成矿深度 4.7～6.5 公里。第三阶段：石英-黄铁矿-多金属硫化物阶段（主成矿期，Ⅱ 阶段）。这是金的主要沉淀阶段。随着流体继续上升，压力降低，流体发生不混溶作用（CO₂出溶），同时与围岩发生强烈的水-岩反应，导致金硫络合物分解，金以银金矿和自然金的形式大量沉淀。这一阶段形成大量黄铁矿，以及方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、毒砂等多金属硫化物，矿石以浸染状、细脉-网脉状构造为主，围岩发生强烈的黄铁绢英岩化蚀变。流体包裹体均一温度为 180～321℃（主要 215～290℃），压力为 85～150MPa，对应成矿深度 3.1～5.5 公里。这一阶段形成了三山岛金矿的主要工业矿体。第四阶段：石英-碳酸盐阶段（成矿晚期，Ⅲ 阶段）。成矿流体温度进一步降低，有大量大气降水混入，挥发份（CO₂、CH₄）含量显著降低，流体演化为低温、低盐度、贫挥发份的盐水溶液。这一阶段主要形成石英-方解石-白云石脉，金属硫化物和金含量很低。流体包裹体均一温度较低（<200℃），以纯 H₂O 溶液包裹体为主。第五阶段：表生氧化作用（成矿后）。矿体形成后，在隆升剥蚀过程中，浅部矿体受到表生氧化作用，黄铁矿等硫化物被氧化为褐铁矿，形成铁帽，部分金发生次生富集。海域部分的矿体则被海水和第四系沉积物覆盖，免受表生氧化破坏，得以完好保存。
