柳树沟石墨矿位于秦岭造山带东段南支,木家垭-内乡断裂与淅川断裂之间的小陡岭-老灌河石墨矿带西端。区内石墨矿赋存于古元古界大沟岩组地层中,矿体呈层状,产状与地层一致,受地层严格控制;含矿岩石主要为石墨斜长片麻岩夹少量石墨石英片岩;矿体品位从浅部至深部具有降低的趋势;矿床成因类型为沉积变质矿床,矿床规模为大型。