长江中下游成矿带具有“一盖多底”的地壳结构(常印佛等,1996),和县-怀宁深断裂北西侧具有由晚太古代南黄片麻岩及古-中元古代董岭群组成的变质基底(“江北式”基底);高坦断裂南部的“江南隆起带”变质岩(即“江南式”基底)出露至地表部分,江南活化区的基底类型可能与“江南隆起带”基底类型相似,为中元古代溪口群和新元古代青白口纪历口群组成的火山-复理石型基底(江南式基底)。间夹于“江北式”基底和“江南式”基底之间的沿江主成矿带,具有两类不同基底缝合带性质,被认为是元古宙古岩石圈不连续(邓晋福等,2001;杜建国等,2003)。但从前述地球物理资料分析,“江北式”基底浅变质岩较薄,深变质岩较厚;相反,在“江南式”基底中,浅变质岩系相对较厚,深变质岩系埋深较大。
区内花岗岩长石Pb同位素示踪显示,安徽沿江地区从北向南铅同位素比值有逐渐增高的趋势,在Nd同位素模式年龄中,也反映不同地区成岩物源和陆壳生长有较大差别。在Nd-Sr同位素体系中,εNd(t)、ISr均自北向南有增高趋势,北带与大别隆起相似,主带具有介于大别隆起和江南隆起之间的特点,南带基本与江南隆起相同,这也暗示沿江地区可能存在“江北式”和“江南式”两类基底。
以襄樊-广济深断裂和宿松-响水深断裂分界,大别地块基底偏中性,扬子地块基底偏中酸性;前者地壳分异较彻底,成熟度较高,后者基底地壳分异相对较弱,成熟度较低。在扬子地块内,以长江深断裂为界,可分为江北地球化学区和江南地球化学区(马振东等,1999)。无论结晶基底的董岭群与星子群,还是褶皱基底的张八岭群与上溪群、双桥山群,南北之间的元素地球化学特征是明显有别的:①“江北式”基底富Fe2O3(富集系数K=2.82~2.90),而“江南式”基底Fe2O3的K值为1.61~1.79;②在成矿元素方面江北地球化学区亦具有继承华北(大别)陆块陆源物质的性质,贫Au,As,Sb,Bi,W,Sn等元素,而相对富集Ag(K=1.08~1.22),这是“江北式”基底和“江南式”基底又一显著的差别(马振东等,1999)。
马振东等对长江中下游地区及邻区中生代花岗岩类长石铅同位素组成的研究表明(马振东等,1997):扬子陆块与大别地块的界线处是铅同位素组成矢量特征值V1值的急变带,V1值从+30~+45剧降至-18~-25。扬子区内由于花岗岩源区纵向深度的差异又可分出两个亚区,其一为沿江与铜、铁成矿有关的中酸性小岩体,它们熔融源区以较深的下地壳为主,故其εNd(t)负值明显偏大;而江南花岗岩岩基熔融源区靠近上地壳,出现较小的εNd(t)值。这一特征同样也反映了铜陵矿集区区域地壳物质组成的不均一性。