新疆伊犁盆地是我国重要的含铀盆地,其内发育一系列的层间氧化带砂岩型铀矿床,并具有良好的成矿环境和成矿条件,研究本地区铀矿床的成矿作用对今后找矿、开采具有重要意义。层间氧化带砂岩型铀矿床的形成主要受地质环境的影响,而构造作用和铁质矿物则是影响地质环境的重要因素,因此本文以层间氧化带砂岩型铀矿床成矿理论为指导,结合沉积学、矿物学、地球化学、构造地质学和铀矿床学研究方法,运用电子背散射衍射(EBSD)、自动矿物检测系统(TIMA)、电子探针(EPMA)、逐级化学提取(SCEE)和α径迹蚀刻等技术方法,以伊犁盆地典型层间氧化带砂岩型铀矿床——蒙其古尔铀矿床为研究主体,对伊犁盆地砂岩型铀矿床的构造特征和铁质矿物对铀成矿的控制作用及与铀矿化的空间联系和成因分析,查明了伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿床形成过程中构造特征以及铁质矿物和铀矿物的类型、共生组合、分布特征、演化特征,系统探讨了铀成矿过程中铁质矿物形成和转化及其对成矿所起的作用。本文取得的主要成果和认识有:(1)对铁质矿物和铀矿物的微观特征研究表明:蒙其古尔铀矿床中铁质矿物主要以铁氧化物、铁碳酸盐、铁硫化物和铁硅酸盐的形式出现。铁氧化物主要为赤铁矿、针铁矿和褐铁矿;铁碳酸盐主要为菱铁矿;铁硫化物主要为黄铁矿,以草莓状黄铁矿、自形-半自形黄铁矿和不规则状黄铁矿三种形式赋存于过渡带和还原带砂体中;铁硅酸盐主要为黑云母和绿泥石。铀矿物主要为沥青铀矿和铀石,还含有少量钛铀矿,以条带状、环带状、团块状及分散状赋存于过渡带砂岩中,并常以“围绕”和“包裹”黄铁矿的形式产出,铀矿物和黄铁矿关系密切。(2)铀和铁的赋存形态特征研究表明:其中铁的赋存形态以残渣态为主(2.67 mg/g),其次为硫化物及有机质结合态(1.02 mg/g)、铁锰氧化物结合态(0.43 mg/g)和碳酸盐结合态(0.05 mg/g),可交换离子态铁含量最低(0.02 mg/g);而矿石中铀的赋存形态以碳酸盐结合态(1488.68 ug/g)、铁锰氧化物结合态(1125.00 ug/g)、硫化物及有机结合态为主(696.66 ug/g),含少量可交换离子态(91.66 ug/g)和残渣态铀(7.53 ug/g),并且铀主要以独立铀矿物和吸附态铀的形式存在,其含量各约占一半。通过对各蚀变带样品中铀的赋存形态对比分析显示,铀的在氧化带呈迁出模式,而在过渡带呈迁入模式,并且氧化带迁出的铀主要为活性铀,表明砂体中赋存的活性铀可能为重要的铀源之一。(3)通过逐级化学提取和镜下观察研究表明:铁氧化物主要富集于氧化带,多由后期蚀变作用氧化黄铁矿、菱铁矿等低价铁质矿物形成,部分为自生矿物;铁硫化物多赋存于过渡带和还原带中,且在过渡带含量大大增加,过渡带中铁硫化物主要为黄铁矿,并且铀矿物常以围绕黄铁矿的形式产出。铁硅酸盐在各蚀变带中的分布较为均匀,多为原生矿物,在氧化带中有部分绿泥石由黑云母绿泥石化产生。(4)详细分析了铁质矿物的演化对地球化学环境的影响。各蚀变带样品的Fe₂O₃/Fe CO₃+Fe S₂比值从氧化带(0.71)、过渡带(0.35)到还原带(0.61),呈现出从氧化带到过渡带呈先降低后升高趋势,表明在氧化带为氧化弱碱-中性环境,在过渡带则有大量铁硫化物生成,处于酸性-中性还原环境,在还原带则处于弱碱-中性还原环境。(5)铁质矿物形成和铀成矿具有多阶段、多形态的特征,蒙其古尔铀矿床中Fe³⁺/Fe²⁺比值从氧化带(0.87)、过渡带(0.61)到还原带(0.16)依次降低,表明在该矿床成矿后又遭受到地层深部还原性流体的上涌,导致现今的氧化带部分还原,使矿床中铁氧化物含量降低,铁硅酸盐含量增高,并使氧化带Fe³⁺/Fe²⁺比值远小于其他层间氧化带砂岩型铀矿床,这也表明,铁质矿物和铀成矿过程是一个多阶段、多期次的形成过程,并存在动态的氧化还原循环。(6)蒙其古尔铀矿床的形成受多种因素控制,在空间主要受铁质矿物的制约,铁质矿物指示了地球化学环境的变化并与铀矿物具有明显的空间共生关系,在氧化带,铁氧化物的形成与含氧流体共同作用于砂体中U⁴⁺,促进了砂体中活性铀的氧化迁移,使砂体中的活性铀成为砂岩型铀矿成矿的主要铀源之一;在过渡带,铁硫化物的形成则使U⁶⁺富集还原沉淀成矿,控制了铀矿化形成的空间位置。在时间上,主要受构造运动的控制,成矿年龄研究表明伊犁盆地砂岩型铀矿床形成于新生代,中新世至今为盆地内砂岩型铀矿床的主成矿期,并与青藏高原隆升对天山地区的影响相对应。铁质矿物的演化和青藏高原的隆升对伊犁盆地砂岩型铀矿床的控制主要体现在构造环境的改变,并从根本上控制着伊犁盆地砂岩型铀矿床的时空定位。