在充分分析钻孔岩芯、测井资料及样品测试结果的基础上,运用陆相层序地层理论对二连盆地乌兰察布坳陷南缘含铀岩系层序地层格架及铀成矿规律进行了研究。识别出区域不整合面、下切谷冲刷面、沉积相组合转换面及古生物特征4类层序界面类型,将下白垩统赛汉组划分为3个三级层序及对应的低位体系域、湖侵体系域及高位体系域。研究区内主要发育曲流河、三角洲及湖泊3种沉积相类型及7种沉积微相,含铀岩系主要为三角洲平原分流间湾及沼泽相。层序Ⅲ中发育的曲流河河床滞留沉积的砂砾岩控制着铀矿化的分布,层序Ⅱ的湖侵体系域中发育的暗色富有机质泥岩和炭质泥岩,是铀矿主要富集层,属于典型的潜水氧化型铀成矿类型。在此基础上,建立了复式地堑-潜水氧化型成矿模式。研究结果可为研究区层序地层的划分及断陷盆地控铀因素的认识提供依据。