尽管松辽盆地钱家店地区上白垩统姚家组中砂岩型铀矿的发现已有二十多年,但该铀矿床的主要成因机理,究竟主要是表生低温地层水环境的微生物矿化,还是与辉绿岩有关的基性岩浆热液矿化,至今存在争议。为了解决这个争议,本研究主要提供了岩石学、矿物学、同位素地球化学、铀矿物年代学(电子探针化学测年法)和油气有机地球化学方面新的数据。结果显示,含矿砂岩主要为灰色、灰黄色的中、细砂岩,富矿砂岩中的黄铁矿和伊利石含量均高于低含矿砂岩,石英颗粒均无自生加大边。根据胶结类型的不同,富矿砂岩分为钙质胶结的和非钙质胶结的两种。钙质富矿砂岩以方解石胶结物为主,方解石含量24 ~ 32%,无溶蚀现象,长石和石英发生了普遍溶蚀,溶蚀部位被沥青铀矿充填,沥青铀矿与胶状黄铁矿和嵌晶状方解石交互共生,铀矿化流体的碱性较强(pH>9)。非钙质富矿砂岩的填隙物主要为杂基,赋存于其中的铀矿物为铀石,铀石与草莓状黄铁矿、胶状黄铁矿交互共生,长石发生了局部的轻微溶蚀,溶蚀部位被铀石充填,石英颗粒无溶蚀现象,铀矿化流体为弱碱性。铀矿物的化学年龄分为两期,第一期为43 ~ 28 Ma,第二期为19 ~3 Ma,其中沥青铀矿在第一期和第二期都有形成,铀石只在第二期形成。铀矿化作用是在低温条件下,有硫酸盐还原菌参与,将U(VI)还原为U(IV)且同时氧化石油烃的过程。 U6++ SO42-+ 5/3(-CH2)=U4++ H2S+5/3CO2+2/3H2O主要的证据包括:1)含矿砂岩中早期的吸附烃和包裹体烃类发生了严重的生物降解作用,C15+范围内存在很大的未分离复杂混合物(UCM),C26~C30范围存在25-降藿烷系列化合物;2)与沥青铀矿共生的嵌晶状方解石胶结物形成于30~ 50℃之间的地层淡水环境,其中的盐水包裹体主要为单一液相包裹体,δ 18Ov-sMOw在12.5 ~ 20.2‰之间,δ13C在-11.2 ~-3.0‰之间,说明有部分碳来自石油烃类;3)与铀矿物交互共生的胶状黄铁矿的硫同位素均很轻,δ34S值最低达-41.4‰,是细菌硫酸盐还原作用的产物;4)铀石中发现了富P元素的微球粒状铀石,直接指示了低温环境下微生物参与的铀矿化作用。此外,由于本次研究样品的局限性,并不能排除岩浆活动引起的局部事件性热液铀矿化作用的存在。对比中国北方典型砂岩型铀矿的特征,认为铀矿化作用普遍与微生物和油气有关,但也存在事件性的热液矿化作用。