凤凰山铜矿的成矿模式是典型的接触交代型（矽卡岩型）铜矿床成矿过程，其形成与燕山期中酸性岩浆的侵入活动密切相关。在燕山期，受太平洋板块向欧亚板块俯冲的构造背景影响，铜陵地区发生了大规模的岩浆侵入作用。中酸性岩浆（主要为石英二长闪长岩、花岗闪长岩等）沿构造断裂带上升，侵位于上古生界至三叠系的碳酸盐岩地层中。当炽热的岩浆与石灰岩、白云岩等化学性质活泼的围岩相遇时，在接触带附近发生了强烈的接触交代作用，由此启动了矽卡岩型矿床的成矿过程。凤凰山铜矿的成矿作用正是在这样的构造 - 岩浆背景下展开的。
成矿作用大致可分为四个主要阶段：第一阶段为早期矽卡岩阶段，岩浆热液与碳酸盐岩发生双交代作用，形成以石榴子石、透辉石等无水硅酸盐矿物为主的早期矽卡岩，这一阶段基本不形成有工业价值的金属矿化；第二阶段为晚期矽卡岩阶段，随着热液温度降低和挥发组分增加，形成阳起石、透闪石、绿帘石等含水硅酸盐矿物，同时伴随少量磁铁矿的沉淀；第三阶段为氧化物阶段，大量磁铁矿沿矽卡岩裂隙和有利层位沉淀，形成磁铁矿化；第四阶段为硫化物阶段，成矿温度进一步降低至中低温范围，含铜热液沿早期形成的矽卡岩和磁铁矿矿体的孔隙、裂隙渗透交代，黄铜矿、黄铁矿等硫化物以浸染状或细脉状形式广泛沉淀，最终形成铜的工业矿体。
在空间分布上，凤凰山铜矿的矿体主要受接触带构造和层间破碎带双重控制，从岩体向外呈现明显的矿物分带：靠近岩体一侧以石榴子石矽卡岩和磁铁矿化为主，向外逐渐过渡为透辉石 - 透闪石矽卡岩和铜硫化物矿化。这种 “内铁外铜” 的空间分带规律，是矽卡岩型铜铁矿床最典型的特征，也是指导找矿勘探的重要标志。浸染状矿石主要发育于接触带外侧的矽卡岩中，反映了成矿流体在向外运移过程中温度、压力和化学成分逐步变化的规律。
