早白垩世（约 1.35 亿至 1.27 亿年前），长江中下游地区处于陆内伸展构造环境，岩石圈发生拆沉减薄。拆沉的富集岩石圈地幔发生部分熔融，产生富水、富硫、富铜金且高氧逸度的基性岩浆；同时，下地壳物质发生部分熔融，产生酸性岩浆。两种岩浆在深部岩浆房发生混合，形成了沙溪含矿岩浆的母体。混合岩浆继承了基性端元的富水、富硫、富金属和高氧逸度特征，为大型斑岩型铜金矿的形成奠定了物质基础。混合岩浆沿北北东向断裂和铜泉山背斜轴部等构造薄弱带上升侵位，形成了多期次的石英闪长斑岩岩体，其后还有镁铁质岩石和闪长玢岩等脉岩贯入。每一期岩浆侵位都伴随不同程度的热液活动和蚀变，但主要的成矿作用与黑云母石英闪长斑岩和中细斑石英闪长斑岩关系最为密切，矿化年龄约 1.30 亿年，属于长江中下游成矿带两阶段斑岩矿化中的晚阶段（1.35 亿至 1.27 亿年）。

第一阶段（钾硅酸盐阶段）：岩浆结晶分异晚期，富含挥发分（水、二氧化碳、硫）和成矿物质（铜、金、钼）的岩浆热液从岩浆中出溶，在岩体中深部发生钾长石化、黑云母化和磁铁矿化，形成钾长石细脉、磁铁矿脉和黑云母脉，此时少量黄铜矿开始在石英-钾长石脉中沉淀。

第二阶段（石英硫化物阶段）：随着热液系统的演化，流体发生第一次沸腾和超压作用，随后发生第二次沸腾，这是铜金沉淀的最关键阶段。富含铜、金、铁、硫的热液沿岩体中的裂隙系统贯入，形成大量石英-黄铜矿-黄铁矿脉，黄铜矿和黄铁矿呈线状分布于脉体中心，同时在脉体两侧的岩石中发生浸染状矿化，形成细脉浸染状矿石。此阶段又可细分为石英硫化物亚阶段（高温，以石英、黄铜矿、黄铁矿为主）和绿帘石-绿泥石亚阶段（温度降低，以绿帘石、绿泥石、黄铜矿为主）。第三阶段（石英碳酸盐阶段）：随着成矿作用向浅部发展和温度进一步降低，大气降水和建造水大量混入，流体性质发生变化，形成硬石膏-碳酸盐脉和石膏脉，同时也对成矿贡献了部分铜质。成矿热液在岩体内部及接触带活动，形成了典型的斑岩型蚀变分带：深部为钾硅酸盐化带（与主成矿阶段对应，铜金矿化最强），中浅部为长石分解蚀变带（石英-绢云母-绿泥石-粘土化叠加带），浅部为高岭土化带，外围为青磐岩化带。矿体主要赋存在钾硅酸盐化带内的石英闪长斑岩中，呈不规则似层状、透镜状产出，走向北北东至北东，倾向南东东或北西西，倾角 25° 至 66°。矿床形成后遭受了约 1 公里的剥蚀，目前出露的主要是矿床的中深部蚀变矿化系统，浅部高级泥化岩帽和高硫型矿化蚀变可能已被剥蚀殆尽。