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瓜州县星星峡铁矿位于阴山-天山构造带的中天山隆起带东端,北部为尖山子断裂带,南部为红柳河断裂,属于中天山多金属成矿带东段的卡瓦布拉克-尾亚-马庄山铜、金、钨、钼、铁成矿带。矿体赋存于中元古界卡瓦布拉克组大理岩段内,局部于片岩段的接触带上。矿石的金属矿物主要为磁铁矿,其次为赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿,矿床成因类型为沉积变质型。