作为怀化重要资源之一的矿产资源，经过地质工作者几十年的艰苦工作，已探明的就有金、铜、硫、磷、铅、锌、锑、锰、钒、石灰岩、瓷土、煤等11类48种，占湖南省矿产发现种类的42.6%。特别是，重晶石储量占全省总储量的80%以上，黄金储量占全省的20%，居全省首位；磷矿储量4亿多吨，居全省第三位；莫来石矿为全国少有。
一、怀化所处的大地构造位置对各类矿产的形成非常有利
怀化市位于扬子准地台和南华准地台的过渡地带，即江南地轴或雪峰弧形构造带，地层发育齐全、构造密集、岩浆岩和区域变质作用普遍。在大地构造发展演化中经历了早期地槽、中期地台、晚期地台活化三个发展阶段。在多次强大的地壳运动作用下，褶皱、断裂、隆起、坳陷多次继承发展，形成了轴缘褶皱带、冷家溪隆起、沅辰坳陷、湘黔桂隆起和沅麻盆地等6个三级构造单元。良好的地质条件使该区产生了极其丰富的矿产资源。
轴缘褶皱带——从震旦纪晚期开始此构造带为边缘海斜坡环境，沉积了厚度不大的炭硅泥质岩建造，西部边缘形成铁质岩、铁矿和锰矿等，寒武纪早期继承边缘海斜坡环境，沉积了一套标准的炭硅泥质岩建造，是该区沉积型钒矿的重要赋矿层位。
冷家溪隆起——晚元古早中期该区的冷家溪隆起及以北地区为滨外陆棚区，沉积了板溪群地层，为紫红色粘土、砂及碳酸盐岩，属次稳定型复陆屑建造夹碳酸盐建造，厚度由北向南为500米~1300米。冷家溪隆起南部边缘为过渡地区，处于氧化-还原环境，在巨厚的紫红色沉积物中，沉积有数层厚度不等的浅灰绿-灰白色砂泥质沉积物组成马底驿组。正是这种环境，形成了该区铜矿最早的主要矿源层及赋矿层位。
沅陵-辰溪坳陷——该区基底为板溪群，雪峰运动之后，仍接受了下古生代至上古生代沉积，也是扬子准地台-轴缘坳陷的过渡地带。沉积厚度比轴缘小，震旦系江口组厚度大大减少，仅几米至300余米，含凝灰质，局部缺失江口组，而南沱冰碛岩超覆于板溪群五强溪组之上，震旦纪晚期陡山沱组由东南向西北厚度增大，是该区重要的沉积矿产层位。陡山沱组总长度达数百米至上千米，铜锌银异常面积大，叠合性好。寒武系中铜锑矿点及水系沉积物异常多。
湘黔桂隆起——该区为一长期隆起区，板溪群出露面积约占70%，以产石英脉型金矿为特征。
沅麻盆地——该区基底为板溪群。白垩系总厚2000米~5000米，中上部形成了该区有工业价值的河湖三角洲相含铜砂岩建造。
二、怀化悠久的地质演化历史对各类矿产的形成非常有利
该地区地层分布比较齐全，从中元古界到第四系地层均有分布，沉积环境多样，从而有利于多种矿产的形成。
中元古界冷家溪群（距今14亿年~9亿年），是在怀化发现的最古老的地层，也是江南古陆的基底。它的岩性为一套巨厚的碎屑岩、泥质岩和凝灰质岩，厚度达2450米。该地层含金背景值高，为该区金矿的形成提供了丰富的成矿物质来源。
上元古代板溪群（距今9亿年~6.8亿年），是怀化值得自豪和骄傲的地层。因为该层在怀化出露最完整也最典型，所以直接用怀化的地名命名的地层就有马底驿组、五强溪组等。同时板溪群又是一个地质活动十分活跃、各种矿产十分丰富的地层。富含金、钨、铜、锑等矿产，现已查明和正在勘查的矿山就有湘西金矿、会同漠滨金矿、淘金冲金矿，辰溪-沅陵金铜钴矿，怀化-通道铜铅锌、铁锰矿，洪江罗翁铜矿，新晃马王铜矿，沅陵贵溪、蔡家锑矿，溆浦龙王江、江溪、江下锑矿，洪江艾山冲锑矿等。
震旦系（距今6.8亿年~5.4亿年）是怀化，也是湖南省主要的含铁地层，同时还富含锰、金、磷、铅锌、硫等矿产。现已查明和正在勘查的矿山有江口铁矿、辰溪雷家坡铁矿，黔阳铲子坪、青山洞金矿，怀化新路河、芷江莫家溪、洪江深渡、群峰、熟坪锰矿，沅陵董家河、用坪、低炉、凉水井、张家滩、池坪黄铁铅锌矿，辰溪尖岩、船溪驿、洪江古佛山铅锌矿，辰溪田湾、怀化花桥磷矿等。
古生代的寒武纪（距今5.4亿年~4.9亿年）在怀化占有十分重要的地位，是重要的成矿地质年代。一来在寒武纪发生了多细胞生物的突发事件，形成了一个纷繁复杂、多姿多彩的全新生物世界，在怀化的花桥米粮坡、新晃贡溪就获得大量的三叶虫化石。二来从岩性、岩相、古生物群等特征可以明显看出，怀化由西北向东南的变化规律性：岩相由稳定的中深海的碳酸盐台地相渐变到浅海斜坡相；沉积的岩性由碳酸盐岩-碳酸岩-页岩（砂质页岩）；古生物群则由底栖生物-底栖、浮游混生-以浮游生物为主的特征。
寒武系地层富含铁、磷、铜、汞、钒、镍、镉、钯、银、铀、稀土及重晶石、硅酸盐矿、石煤等矿产，是怀化一个非常重要的找矿层位。现已查明和正在勘查的矿山有世界罕见的特大型新晃贡溪重晶石矿，新晃酒酿塘汞矿，辰溪张家湾，沅陵白霧坪、怀化双溪、麻阳江口和大桥江钒矿，怀化新建、大斗、溆浦铁山溪、丁家坪铁矿，辰溪田湾锑矿，溆浦乌峰石煤矿等。
在石炭纪（距今3.5亿年~2.9亿年），怀化的大部为滨海和浅海，沉积一套灰白、肉红色白云质灰岩夹紫红色泥岩、生物碎屑岩。气候温暖潮湿，海水中大量生长和繁衍着珊瑚、腕足类、莛类生物。盛产大量的化石，以至于形成了一层以动物残骸为主的生物碎屑灰岩。怀化石炭系地层中主要矿产有电石灰岩、水泥灰岩，在溆浦大江口、辰溪、靖县、怀化和芷江等地均有分布。
二叠纪（距今2.9亿年~2.5亿年）是怀化值得骄傲和自豪的地质年代，二叠系地层是怀化乃至湖南省主要的含煤地层，沉积环境多为滨海沼泽，形成了怀化著名的黔阳煤系和辰溪煤系。
白垩纪（距今1.45亿年~0.65亿年），白垩系地层主要分布在沅陵-芷江盆地，零星分布在溆浦、靖县、会同等地，为早期陆相沉积的滨湖和浅湖相砂砾岩。化石以淡水双壳类、瓣鳃类、介形虫、轮藻为主，其次有植物及孢粉。在中晚期，岩相比较复杂，除有山麓相砾岩、砂岩、滨湖三角洲相砂砾岩、砂岩外，局部尚有盐湖相膏泥岩及火山岩。
第四系冰川在怀化广泛发育，通过对沅水中上游及雪峰山区开展较详细的冰川地貌和第四系地质调查发现，怀化曾经有三次以上的第四纪冰川期。第四系矿产较丰富，砂矿有金、金刚石、锡等，另外作建材用的砂和砾也极为丰富。
三、怀化历经多期次构造运动的作用和改造，成矿条件优越
怀化经历了武陵、雪峰、加里东、印支、燕山、喜山等六次大的地壳运动。每次地壳运动产生的板块俯冲、褶皱断裂、风化剥蚀、搬运沉积、成岩变质、岩浆活动及表生再造等地质作用，造就了相应的构造层，这为各期成矿创造了十分有利的条件。
加里东运动——以上下古生界之间的区域性角度不整合为依据，它使加里东期冒地槽全面迥返，产生褶皱、断裂、岩浆活动、区域变质、接触变质、断裂变质和表生再造等一系列成矿地质构造。
印支运动——以三迭系上统—侏罗系下统与下伏二迭系之间的角度不整合或假整合为依据。它使泥盆系中统至三迭系下统发生褶皱、断裂，并使其下伏更老地层一并卷入，加深其变形程度。该运动还伴有酸性岩浆侵入，形成怀化中华山和白马山等一系列花岗岩，从而造成了该区花岗岩型钨矿的成矿作用，著名的矿山有栗山坡钨矿和沙溪钨矿。
喜山运动——发生于新生代，主要为升降运动，奠定了怀化近代地质基础，为地台活化期。
四、怀化区域深大断裂和火成岩发育有利于各类热液型矿产的形成
根据物探成果资料，区内发育有深大断裂5条，它们是北东向松桃-三都岩石圈断裂带、北东向城步-罗城壳下岩石圈碰撞断裂缝合带、近东西向湘黔地壳推覆断裂带、北东向安化-黎平地壳断裂带和北东向溆浦-武阳地壳断裂带。深大断裂的发育活化了地层中的各种成矿物质，为它们的迁移和富集提供了动力，使得众多的金矿床（点）沿着深大断裂呈串珠状分布。
该区的岩浆岩侵入活动频繁，岩性从超基性岩到酸性岩均有分布。与侵入岩对应的火山岩类型较为齐全，岩石系列多，喷发环境多样。
随着地质发展阶段的演化，扬子陆块向东南方向扩大，华南洋向东南方向缩小，岩浆岩活动也由大洋型或大洋岛弧型经大陆岛弧型向大陆边缘型演化。这非常有利于区内铜、金、铅、锌、锑、锰矿的形成和分布。
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