准噶尔盆地东南部北三台地区新近系沙湾组底部最近发现了一个砂岩型铀矿。本研究采用光学和扫描电子显微镜(SEM)观察、全岩地球化学、薄片X射线荧光(XRF)绘图和铀矿物电子探针显微分析(EPMA)等方法,结合沉积学和构造背景,研究铀矿化的控制因素。从宏观和微观上看,铀矿主要集中在砾岩与泥岩的界面上。其中,砾岩孔隙基质较少,原生孔隙度和渗透率高,是地下水径流的重要通道。而在屏障附近的砾岩边缘,水岩相互作用充分,还原性物质供应充足,吸附效率高,有利于铀矿物的沉淀和保存。因此,完美的渗透层和屏障的结合促进了铀成矿。地球化学数据表明,U与S、As、Mo和V等氧化还原活性元素呈正相关,尤其是对于渗透性岩石,这表明U受氧化还原控制。该矿床赋存于弱还原性储层中,呈原绿色,Fe2+/Fe3+值极低(0.35-0.77)。氧化还原过渡带中富集的Mo(5.89-172.5 ppm,平均值=67.04 ppm)比Se(2-17 ppm,平均值=8.20 ppm)高得多,表明矿化是在缓慢而温和的层间氧化过程中进行的。铀矿物置换了黄铁矿,显示黄铁矿为U(Ⅵ)还原的重要还原剂,Fe/S值升高,Fe、S含量降低,表明S对U(VI)还原的贡献大于Fe。EPMA化学定年结果表明,铀矿的侵位至少始于8Ma,与10Ma以来的强烈南北挤压事件相对应。喜马拉雅运动二幕期间,北部沙湾组底部逐渐剥蚀出露,为北三台地区层间氧化带型铀矿床的形成提供了条件。成矿作用是一个长期、连续的过程,可能持续至今。