黑石山铜矿处于哈萨克斯坦-准噶尔板块之哈尔里克古生代复合岛弧带,产于下泥盆统大南湖组((D1d)地层中,赋矿岩石为灰紫色玄武玢岩裂隙分布的方解石细脉,矿石上下底盘围岩为灰紫色玄武玢岩,矿体与围岩界线明显。矿体走向主要受玄武玢岩中沿裂隙分布的网格状细小方解石脉的控制。矿岩石主要金属矿物以孔雀石、兰铜矿、褐铁矿为主,少量黄铜矿、黄铁矿等。综合分析认为,具火山热液型铜矿化特征,岩石裂隙较为发育,沿岩石裂隙内贯穿有数条网格状、雁列式的细小石英脉,属火山热液型铜矿。特定的层位、蚀变露头及物探异常等可以作为区域找矿标志。