矿床位于甘肃省肃南裕固族自治县境内，地处北祁连造山带西段。大地构造上属北祁连西段多金属成矿带，具体位于走廊南山地体与托莱山地体的构造结合部位。同时，位于著名的镜铁山铁矿东南方向约45–60公里处，同属一个成矿带和含矿岩系。
矿体赋存于中元古界长城系朱龙关群桦树沟组的一套浅变质碎屑岩（如泥质粉砂质板岩、硅质板岩）中，层位控矿明显。
矿体呈层状、似层状产出，分布和产状受地层控制。矿化带断续长约13公里，宽约1公里，矿床规模大，属低品位贫铁矿。
矿石以赤铁矿、磁铁矿为主，少量菱铁矿，矿石类型多为板岩型、硅质板岩型赤铁矿-磁铁矿矿石。
矿石具细粒结构、条带状、块状构造，典型沉积变质型铁矿组构。
矿区受多期构造变形影响，褶皱和断裂发育。矿体常受褶皱转折端加厚、翼部减薄，以及走滑断裂导致的“S”型变形和错断破坏。
卡瓦铁矿与镜铁山铁矿同属一个成矿带，赋矿地层相当，成因类型相同，均为与海底火山作用有关的沉积变质型铁矿。但二者在成矿时代上存在差异：卡瓦铁矿形成于长城纪（中元古代早期），而镜铁山铁矿形成于蓟县纪（中元古代晚期），镜铁山群为桦树沟组上覆地层，故两者是不同时代、各自独立的铁建造。卡瓦铁矿在成矿过程中陆源碎屑物质参与程度更高，而镜铁山铁矿则更具典型海底热液喷流沉积特征。
