凤凰山铁矿位于皋兰县东北105公里。矿区一带地层属古生代变质岩系，含铁矿二层，下层分布于折腰山、金鸽山及石房子；上层较厚，露头呈现于火焰山；地层自上而下为：①黄土、绿色片岩；②铁矿层，厚约5米；③残余粘土；④白灰色云母片岩；⑤灰绿色板岩；⑥灰紫色片麻岩；⑦含铁矿层，厚约4米；⑧白色粘土层；⑨灰绿色板岩，厚约18米；⑩石英岩。矿石岩物为赤铁矿及褐铁矿。火焰山铁矿体长850米，延深为450米，厚5米，储量为765万吨；折腰山铁矿体长800米，延伸450米，厚为4米，估算储量288万吨。