第一阶段：同生沉积期（石炭纪）。在石炭纪黄龙组沉积时期，栖霞山地区处于相对缺氧的浅海沉积环境，硫酸盐还原细菌的代谢活动促进了硫化氢的产生，硫化氢与沉积物中的铁反应形成黄铁矿微晶，这些微晶在有机质的参与下聚集形成草莓状黄铁矿（Py₁），沿沉积层理分布，形成层纹状构造。这一阶段虽然没有形成工业铅锌矿体，但形成了富硫的初始矿源层，为后期热液成矿提供了部分硫源和化学基础。第二阶段：早期热液成矿期（早白垩世晚期）。隐伏中酸性岩体侵位后，岩浆结晶分异出溶形成含矿热液。热液沿深大断裂上升，进入黄龙组与高丽山组之间的 "硅钙面" 层间破碎带，与富硫的同生沉积层（草莓状黄铁矿层）发生化学反应。热液中的铅锌离子与地层中的硫化氢结合，形成方铅矿和深灰-红棕色闪锌矿（Sph₁）沉淀，同时早期沉积黄铁矿被热液改造，形成骸晶结构的 Py₂。这一阶段形成的矿体主要呈层状、似层状，矿石构造以块状和层状为主，成矿温度182～289℃，盐度0.9%～8.2% NaCl 当量。第三阶段：晚期热液成矿期（早白垩世晚期，略晚于早期）。随着隐伏岩体的继续演化，新的高温高盐度岩浆热液再次注入成矿系统，与早期成矿流体和地层水/大气降水混合。流体混合导致温度、压力和化学组分发生急剧变化，金属硫化物过饱和而沉淀，形成方铅矿和棕色-浅黄色闪锌矿（Sph₂），同时形成浅黄色粗粒黄铁矿（Py₃）。这一阶段形成的矿体常呈角砾状、脉状，叠加在早期矿体之上，使矿体加厚、品位变富。成矿温度197～348℃，盐度0.4%～10.9% NaCl 当量，温度和盐度均高于早期，反映了更多岩浆流体的混入。第四阶段：晚期热液碳酸盐期（早白垩世晚期最末期）。随着成矿作用的进行，岩浆热液活动逐渐减弱，大气降水的混入比例不断增加，成矿流体温度和盐度持续降低。这一阶段主要形成石英-方解石脉，金属硫化物含量很低，成矿温度 80～160℃，盐度 0.53%～6.74% NaCl 当量，标志着成矿作用的结束。
