大营铀矿是我国近几年发现的最大规模的砂岩型铀矿床,它位于鄂尔多斯盆地伊盟隆起区中北部,其东部为近十几年来相继发现的著名的东胜铀矿、杭锦旗(纳岭沟)铀矿。盆地北部这一系列的大型、特大型铀矿的发现,有可能使我国伊盟隆区起成为继美国、中亚世界级砂岩铀矿矿集区之后的另一集中地区。目前对大营铀矿的系统研究才刚刚开始,因此加强对其矿床特征、成因类型和成矿规律的研究具有重要的意义。本文在野外地质调查、钻井岩芯观察的基础上,通过岩石薄片鉴定、电子探针显微分析、扫描电镜及能谱分析、X—射线衍射以及元素地球化学分析等多项测试手段对大营铀矿床地质特征进行了深入研究,从容矿地层分布、矿石物质成份、铀矿物类型、矿石元素地球化学、铀镭平衡特征、成矿年龄、铀源、层间氧化带分带特征等方面对研究区进行了宏观与微观的详细解剖。并从油气地质背景、盆地演化与后期改造、成矿作用的稳定同位示踪等方面对其成因进行了初步探讨。(1)揭示了大营铀矿的基本地质特征。矿化主要赋存于中下侏罗统直罗组下段的上亚段中,受绿色砂岩的蚀变带控制。该绿色砂岩含有较多红色氧化砂岩的残留,且其总硫和有机碳含量低,Th/U比值小,说明绿色砂岩的前身为氧化砂岩,后经天然气逸散的还原作用转变成了绿色砂岩。砂岩呈绿色调的原因是由于存在大量后生条带状的还原态铁绿泥石胶结物。大营铀矿主要铀矿物为铀石,含有少部分钛铀矿;铀矿物主要充填在黄铁矿和方解石孔隙和微裂缝中,另一部分铀呈分散吸附态被大量有机质(煤屑)吸附。与铀矿化关系密切的后生蚀变主要有黄铁矿化、碳酸盐化,绿泥石化、高岭石化。矿石中除铀外,可综合利用的伴生元素主要有Mo、V、Se、Re。矿化样品铀镭平衡模式为偏铀的正态分布特征;矿化铀源可能是盆地北部的大青山花岗岩以及容矿层本身的砂岩。(2)明确了大营铀矿的(古)层间氧化带分带特征。矿床最大特征是砂岩绿色蚀变带(即古层间氧化带)控矿。对氧化带、过渡带(矿化带)和还原带而言,常量元素含量在各带中变化不大;微量元素U、V、Y、Pb和稀土元素在过渡带中富集;∑S在氧化带和绿色砂岩中最低,而在矿化带中最高:Orgc含量在矿化带中最高,在氧化带中最低;Th/U比值在氧化带中高,而在矿化带中最低,表明砂岩氧化过程中铀的带出特点;粘土矿物总量在矿化带中最高,原生带粘土矿物以蒙脱石为主,绿色带中则以绿泥石为主;矿化带中以富集U、Mo、V、Se、Re和稀土元素为特点。(3)初步探讨了包括大营铀矿在内的鄂尔多斯盆地北部砂岩铀矿的成因,认为大营铀矿的形成和保存均与白垩纪末以后的天然气逸散作用密切相关。盆地后期改造的构造抬升主要发生在K-E、E3末、N1晚期、N-Q等时期,与盆地主要的天然气逸散事件和铀成矿年限均有较好的耦合关系。与铀矿化关系密切的碳氧同位素呈较明显的负值、黄铁矿硫同位素具有明显的生物作用特征并与天然气作用的硫源有关、方解石包裹体的氢氧同位素证明成矿流体来自大气降水且存在氢同位素漂移现象。这些认识说明了包括大营铀矿在内的鄂尔多斯盆地北部砂岩铀矿的成因应为与“逸散天然气-大气水”混合流体作用有关的低温热液作用矿床。