海南石碌铁矿床因其铁矿石品位高而被誉为“亚洲最大的富铁矿”。大地构造位置归属于华南褶皱系五指山褶皱带西段,产于近EW向区域性昌江-琼海深大断裂与NE向戈枕韧-脆性断裂的交汇部位。区域出露的地层以古生界为主,其次是元古宇及中新生界。新太古宙-古元古代岩石作为太古宙基底出露于岛东南部的五指山和三亚地区。寒武纪或泥盆纪、上二叠世和侏罗纪沉积物在岛西北部基本上缺失,而岛南缺失二叠纪地层。区内岩浆岩分布广泛,主要由海西末-燕山早期和燕山晚期花岗岩组成。区内矿产资源较为丰富,已发现包括主要的铁、铜、铅、锌、金等在内的各类矿产50多种。在矿区中心出露的地层主要为蓟县-青白口系石碌群和震旦系石灰顶组,东侧出露的则有石炭系南好组、青天峡组和二叠系峨查组、鹅顶组以及南龙组。矿区整体被由北一向斜,红房山背斜和石灰顶向斜三个次级褶皱组成的NNW向的石碌复式向斜所控制。矿区内发育的断裂总体可划分为NW向-NNW向、EW向-NEE向及近SN向-NNE向三组。矿区南、北、西三面为侵入岩所环绕,南、北主要为海西末-燕山早期黑云母二长花岗岩,西为燕山晚期花岗斑岩。矿区主要铁矿体为北一、南六、枫树下铁矿体,占38个大小铁矿体总储量的90%以上。矿体多呈层状-似层状产于石碌群第六层透辉石透闪石岩和透辉石透闪石化白云岩中,且均为褶皱构造变形所控制,个别矿体呈脉状产出并与地层呈断层接触。石碌铁矿床矿石类型包括块状石英赤铁矿型矿石,块状黄铁矿磁铁矿赤铁矿型矿石和矽卡岩型矿石。矿石矿物主要为赤铁矿、磁铁矿,其次是黄铁矿以及较少的表生褐铁矿；脉石矿物主要为石英,其次是绢云母、碧玉、方解石、绿帘石以及少量的矽卡岩矿物,如石榴石、透辉石、透闪石等。主要的矿石构造包括块状构造、片状(揉皱状)构造、脉状构造、浸染状构造和角砾状构造；矿石结构包括细鳞片状结构、鳞片变晶结构、共结边结构、交代结构、自形-半自形粒状结构、他形粒状结构。围岩蚀变除透闪石化、透辉石化之外,还包括石榴石化、绿帘石化、硅化以及方解石化,并表现出一定的蚀变分带。综上,将矿床划分为四个成矿期：喷流沉积期、变质成矿期、热液成矿期和表生期,其中热液成矿期进一步分为高温热液阶段、铁氧化物阶段和中低温热液阶段三个成矿阶段。碧玉岩属于含铁硅质岩类的典型喷流岩或热水沉积岩,是同生成矿阶段的主要产物,是火山喷发间歇期海底火山喷流-沉积作用形成的产物,是火山喷流沉积型矿床重要的岩石学标志。矿区内出露的碧玉岩主要呈透镜状、少数为雨滴状分布于块状石英赤铁矿矿石中。碧玉岩呈血红色或棕红色,致密块状,主要由隐晶-微晶状石英、陆源碎屑石英、碧玉和赤铁矿组成。碧玉岩主微量地球化学特征及其图解、对比研究表明：海南石碌铁矿床的碧玉岩是热液沉积的产物。形成碧玉岩的热液具有类似于大洋中脊热液特征,整体上为偏酸性、还原的。具有这样性质的热液富硅富铁,随着热液的迁移,在相对弱碱性、氧化且温度较低的海水的影响下,热液逐渐朝着碱性、氧化、降温的方向发生变化。在适宜的PH、Eh值和温度下,热液中的SiO2负胶体和Fe(OH)3正胶体聚结形成碧玉。石碌铁矿床各种直接或间接地质特征及碧玉岩研究成果显示,其在喷流沉积期受海底火山喷流沉积成矿作用,为与火山作用有关的以沉积成矿作用为主形成的矿床。近源迁移分异机制较好的解释了石碌式海底火山喷流沉积成矿过程,并以此为基础探索性建立成矿模式。