Trong khu mỏ, quặng đồng phân bố chủ yếu trong đá biến chất trao đổi và đá gneisbiotit migmatit. Ngoài ra còn một phần nhỏ phân bố trong granitoit, pegmatit và rất hiếm trong đá phiến thạch anh 2 mica, granitogneis, amphibolit.
Đá biến chất trao đổi phân bố rất rộng rãi và là đá chứa quặng chính trong khu mỏ. Đá có màu sắc biến đổi từ lục xẫm, nâu xẫm đến trắng; thành phần khoáng vật chính gồm có pyroxen, granat, hastingsit, thạch anh, albit, sphen, apatit, biotit, clorit, epydot, calcit, octit. Quặng đồng nằm trong đá biến chất trao đổi thường có hàm lượng cao, thân quặng ổn định về chiều dày, quặng thường có cấu tạo xâm tán, dạng dải. Quặng đồng nằm trong đá gneisbiotit migmatit thường có hàm lượng nghèo, kích thước thân quặng nhỏ và không ổn định, cấu tạo quặng có dạng mạch nhỏ xâm tán.
Theo kết quả thăm dò, trong khu mỏ có 17 thân quặng đồng dạng thấu kính, chuỗi mạch, mạch tách nhánh và dạng mạch buồng. Trong đó, thân quặng dạng thấu kính có quy mô lớn hơn cả, tiêu biểu là thân quặng TQ1, TQ1a, TQ2, TQ3, TQ4, TQ5, TQ6, TQ7, TQ8, TQ9, TQ10, TQ11, TQ12, TQ13. Các thân quặng chủ yếu kéo dài theo phương Tây Bắc – Đông Nam và cắm nghiêng về phía Đông Bắc với góc dốc 70 – 800, trung bình 750. Thành phần khoáng vật quặng của mỏ rất phong phú. Khoáng vật quặng chủ yếu gồm: Pyrotin, chalcopyrit, magnetit, pyrit, orthit; thứ yếu có rutin, ilmenit,
sphalerit, quặng đồng xám, arsenopyrit, cobanit; hiếm gặp molybdenit, galenit, uraninit, vàng tự sinh, calaverit và nhóm khoáng vật đất hiếm.
Khoáng vật uraninit là một trong những thành phần chính gây ra ô nhiễm phóng xạ đối với mô trường đất, nước, không khí trong khai thác, chế biến quặng đồng mỏ Sin Quyền, nên đã được quan tâm nghiên cứu. Kết quả phân tích mẫu quặng đồng mỏ Sin Quyền tại phòng thí nghiệm Địa chất môi trường đại học AGH Ba Lan cho thấy, khoáng vật uraninit có kích thước đến 150 μm. và hình thành cùng với magmetit và sulphyr (Hình 2.3).
Hình 2.3. Khoáng vật uraninit trong quặng đồng mỏ Sin Quyền
Căn cứ vào sự phân bố của các tập hợp khoáng vật quặng và ý nghĩa về giá trị công nghiệp của chúng, quặng đồng trong mỏ Sin Quyền đã được chia ra quặng nguyên sinh và quặng thứ sinh.
- Quặng nguyên sinh gồm hai kiểu quặng sau:
+ Quặng Cu - Fe - TR: Khoáng vật quặng có magnetit, chalcopyrit, orthit, pyrotin... với tỷ lệ phần trăm của của chúng như sau: pyrit 0,1-0,5%, manhetit 10- 30%, chancopyrit 2-15%, ocit 1-10%, pyrotin 1-5% và các khoáng vật phụ: cubanit 0,1%, bocnit 0,1%, valerit 0,01%, một ít vàng tự sinh và các khoáng vật khác.
+ Quặng đồng - đất hiếm (Cu - TR): Khoáng vật quặng có chalcopyrit, pyrotin, orthit, pyrit... với tỷ lệ của chúng như sau: chalcopyrit 1-10%, pyrotin 1-15%, orthit 1-5%, pyrit 0,1-5%, magnetit ít hoặc không có, các khoáng vật sunfua khác có tỷ lệ rất ít. Hàm lượng đồng trong quặng biến đổi từ 0,1-1,5%, hàm lượng đất hiếm <1%.
- Quặng thứ sinh: Là loại quặng biến đổi ngoại sinh, song ít phổ biến. Thành phần khoáng vật quặng oxit gồm: Limonit, malachit azurit, crizocon, chalcozin, covenlin, tenorit, đồng tự sinh, bocnit, mactit, gơtit…; trong đó limonit, malachit chiếm chủ yếu. Quặng có cấu tạo dạng đất, dạng vỏ, dạng tổ ong. Hàm lượng đồng trong quặng biến đổi từ 0,3 - 1,0%.
Trong mỏ Sin Quyền, ngoài quặng đồng còn có các khoáng sản đi kèm khác như sắt (hàm lượng từ 1,26% - 56,53%, trung bình 17 %), đất hiếm (hàm lượng
g/tấn), bạc (hàm lượng trung bình 0,5 g/tấn, lưu huỳnh (hàm lượng từ 0,03% - 9,79%, trung bình 2,25%), urani (hàm lượng trung bình: 0,005 - 0,08%)...