四川盆地的砂岩型铀矿床主要分布于米仓山-大巴山古陆前缘，一般产于背、向斜翼部或倾伏端，距蚀源区距离小于50km。矿床分布受燕山期-喜马拉雅期构造挤压作用控制明显，分布于盆地边缘山前的前渊及深盆地地带。由于燕山晚期盆地东缘山区大幅上升，在米仓山-大巴山前缘一带沉积了厚达千米以上的晚侏罗世—早白垩世的河流相砂泥岩，构成了川北砂岩型铀矿的赋矿岩层。目前在川北地区已经发现有三个铀矿床和一系列铀矿点，构成了川北铀成矿带（图7.48）。
图7.48 川北成矿带铀矿地质图
1—第四系；2—下白垩统七曲寺组；3—下白垩统白龙组；4—下白垩统苍溪组；5—上侏罗统蓬莱镇组和遂宁组；6—中下侏罗统；7—三叠系；8—二叠系；9—震旦-志留系；10—元古界至下震旦统结晶基底和褶皱基底；11—逆断层；12—断层；13—圈闭构造；14—火山岩型矿点；15—含铀煤型矿点；16—砂岩型矿床及编号；17—砂岩型矿点；18—砂岩型矿化点
7.3.2.1 区域地层及含铀性
川北成矿带，基底及蚀源区为龙门山、米仓山、大巴山台缘凹陷，由中元古界至三叠系地层组成，铀源层、铀源体比较发育，而且发现了不少的矿点、矿化点，区域放射场偏高。
（1）基底及蚀源区
晋宁-澄江构造层：构成扬子准地台的褶皱基底，由火地垭群、铁船山组、代安河组等组成，分布在米仓山、大巴山地区，以富钾酸性火山岩为主，夹中酸性熔岩及碳质板岩，大理岩等。为海相与陆相酸性、中-酸性火山岩、火山碎屑岩、碎屑岩、碳酸盐岩建造，已发现了不少的矿点、矿化点，属于主要铀源层，含铀丰度为（4～7）×10-6。
加里东构造层：由上震旦统、寒武系、奥陶系、志留系组成，分布在米仓山、大巴山地区。为灰岩、生物灰岩、白云质灰岩、白云岩、泥灰岩、硅质岩、硅质页岩、页岩、含磷碳质页岩、砂岩及粉砂岩等，局部为碳质千枚岩、碳质、硅质板岩及石煤等。属于浅海、滨海碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩含磷建造。发现矿点、矿化点，为主要铀源层，含铀丰度为（7～14）×10-6。
华力西构造层：由下二叠统的梁山组、栖霞组和茅口组组成，分布在米仓山、大巴山地区。由滨海沼泽相、海陆交互相含煤碎屑岩建造，逐渐过渡为浅海相碳酸盐建造。主要为碳质页岩、黏土质、铝土质页岩及煤层和硅质岩、灰岩、白云质灰岩及白云岩等。梁山组和茅口组为区域性铀源层，含铀丰度为（3～4.7）×10-6。
印支构造层：由上二叠统吴家坪组和三叠系组成，分布在盆地边缘，上二叠统为页岩、碳质页岩、黏土质、铝土质页岩、硅质岩及煤层，含黄铁矿。三叠系为灰岩、白云质灰岩、泥岩、泥灰岩等。上二叠统吴家坪组发现了矿点、矿化点，为铀源层之一，含铀丰度为5.3×10-6。
（2）盖层
属燕山构造层，四川盆地以震荡升降运动为主，中、下侏罗统之间、白垩系与上侏罗统之间呈假整合接触。
1）侏罗系：下统白田坝组分布在盆地边缘，平行不整合于上三叠统须家河组之上。下部为砾岩、石英砂岩、泥质粉砂岩、砂质页岩；夹煤层及菱铁矿。中上部为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹细-粉砂岩。中统千佛岩组、沙溪庙组，假整合于白田坝组之上，为石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及页岩，属滨湖-三角洲-河流相碎屑岩建造。上统遂宁组和蓬莱镇组为鲜红色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩，夹粉砂岩，长石石英砂岩；底部为砾岩、砂砾岩，含植物碎屑；属河湖相-河流相碎屑岩建造；厚3771～4454m，含铀丰度为（12～16.7）×10-6，为含矿层，落实了一个矿床。
2）下白垩统：分布在四川盆地西北边缘，苍溪组为紫色、灰色、灰绿色细粒长石砂岩，岩屑长石砂岩，夹砖红色、棕红色粉砂岩及泥岩，底部常夹数层透镜状砾岩或砂砾岩。富含有机质、碳质、植物碎屑，为河流、河湖相红色碎屑岩建造，假整合于蓬莱镇组之上。为主要含矿层，落实矿床两个。白龙组为紫灰、灰黄色中细粒岩屑长石砂岩与紫红、砖红色细砂岩、粉砂岩、泥岩呈不等厚互层；底部砂岩常夹砾岩透镜体。沉积环境与苍溪组大体相似，发现一些矿点、矿化点，属含矿层之一。七曲寺组分布于新华向斜和泥溪复向斜轴部，为浅灰色长石石英砂岩与棕红色粉砂质泥岩呈互层，岩性稳定；属于河湖相；厚1250～1708m，铀丰度为（6～19）×10-6。
（3）岩浆岩及含铀性
岩浆岩分布于米仓山古陆，岩浆活动是先喷发、后侵入。两者都很发育，前者为一套变钾质火山岩、火山碎屑岩及变凝灰大理岩。后者为基性-中基性-中酸性-酸性的岩浆杂岩体，呈岩基、岩珠、岩脉状产出，侵入于元古界火地垭群中。含铀丰度为5×10-6。
（4）区域构造特征
根据构造特点可分为基底构造和盖层构造，两者之间既有区别，又有联系。基底构造发展时间早、活动时间长、地质构造比较复杂；而盖层构造发展时间晚、活动时间短、地质构造比较简单。
基底处于扬子准地台西北边缘，受米仓山、大巴山台缘凹陷的控制，略成由南向北突出的弧形构造。
米仓山古陆的褶皱和断裂都很发育，以光雾山断裂为界，以西由汉南杂岩和康定杂岩组成结晶基底，花岗岩与绿岩共存，混合岩化发育；以东由火地垭群的复理石-碳酸盐岩建造夹火山岩组成褶皱基底，由绿片岩、大理岩、花岗岩组成米仓山台穹的短轴复背斜，核部被晋宁-澄江期岩浆岩所吞蚀，不整合于下震旦统铁船山组之下。两翼分别由古生代至三叠系环绕。其中缺失泥盆系和石炭系，米仓山台穹为一个近东西向复背斜，两翼次级褶皱发育，基底断裂多为北东东60°～70°，显然，北东东向构造代表基底构造线方向，与川中台拱基底构造线方向一致。东西向仅代表盖层构造线方向。复背斜两侧分别受北东东向逆冲断裂所控制。除北东东向断裂构造带外，近南北向剪切断裂也很发育，与岩浆岩组成岩浆构造带，控制了米仓山地区铀、金矿化的分布。
大巴山古陆的线性褶皱和断裂构造特别发育，呈北西向展布，又称大巴山弧。城口深大断裂是秦岭地槽与扬子准地台构造单元的分界线，倾向北东，倾角40°～70°，下震旦统逆冲于上震旦统和寒武系之上，断裂两侧劈理、片理发育，构造带中常见构造透镜体、碎裂岩、糜棱岩等，并控制了两侧的沉积环境和沉积建造，北东侧的震旦系、寒武系为半深海滞流还原环境沉积，南西侧的震旦系、寒武系为浅海陆棚碳酸盐沉积，两侧地层厚度差异较大，北厚南薄。两侧发现了不少的矿点、矿化点，为盆地成矿提供了铀源，含铀丰度为（30～40）×10-6。
盖层的构造比较简单，除了受龙门山、米仓山、大巴山台缘凹陷的制约外，还受蒲江、巴中和华蓥山基底断裂的控制。以泥溪复向斜轴线为界，以东为大巴山弧与川东弧复合部位，也是华蓥山基底断裂的控制部位。因此，构造呈北西向、北东向和近东西向展布，北西向构造由于受大巴山弧的制约，在盆地边缘也有平行于大巴山弧的压扭性断裂构造。北东向构造由于受川东弧和华蓥山基底断裂的控制，使盆地中断裂构造呈北东向分布，近东西向构造可能属于大巴山弧与川东弧的复合产物，上述构造对川北成矿带的后生改造起了一定的控制作用。
7.3.2.2 成矿特征
川北成矿带的成矿类型以砂岩型为主，分布于新华向斜、泥溪复向斜和五宝向斜。铀矿主要赋存在上侏罗统蓬莱镇组，下白垩统苍溪组、白龙组中，为河湖、河流相红色碎屑岩建造，矿化与浅色层中的岩屑砂岩、长石石英砂岩、砂砾岩、砾岩有关。蚀源区铀源层、铀源体较为发育，并有硅灰泥岩型、火山岩型、花岗岩型铀矿化，发现了不少的矿点、矿化点。
（1）含铀层特征
铀矿主要赋存在上侏罗统蓬莱镇组和下白垩统苍溪组，其中苍溪组含矿性最好。含矿岩性组合为浅色层与红层，砂岩与泥页岩相间或交互出现，而矿化主要分布在浅色层中，与砂岩、砂砾岩、含砾砂岩有关。根据沉积特点、沉积环境、沉积建造，苍溪组下部含矿层可分为3个二元结构的韵律层；一般韵律的下部为灰、深灰色中细粒砂岩、砂砾岩夹绿色泥岩，厚10～25m，含铀丰度为12～14γ。上部为紫红色泥岩、泥质粉砂岩互层，厚4～20m，含铀丰度为11～13γ。
每个韵律都有由粗到细，由浅色到红色的沉积特点。含矿浅色层的韵律层之间，常以冲刷面为界，铀矿主要产于底部韵律层。
含矿主岩，以巨厚的浅灰色-深灰色砂岩、细砾岩、含砾砂岩为主，其次为粉砂岩、粉砂质泥岩。含矿主岩以砂岩型为主，其次为砾岩型和泥岩型。
（2）成矿控制因素
1）基底及蚀源区。蚀源区中元古界的铀源层及铀源体比较发育，含铀丰度较高，铀源层有中元古界火地垭群，下震旦统铁船组、代安河组，下寒武统郭家坝组、鲁家坪组、邱家河组，下二叠统梁山组、上二叠统吴家坪组。铀源体为澄江期黑云母花岗岩、钾长花岗岩，为盆地提供了丰富的铀源。因此，铀矿床、矿点、矿化点分布在盆地边缘距蚀源区40～50km范围。
2）岩相古地理。川北砂岩在成矿时期，沉积环境比较稳定，物质来源比较丰富。在盆地边缘洪积扇、河湖、三角洲、河流相都比较发育。铀矿化严格受岩相古地理的控制，砂岩型铀矿床产出的沉积环境以河流相为主，分布在古河道的边滩或心滩中。河流相的沉积环境比较稳定，物质来源比较丰富，铀矿化分布在富含有机质、碳质，黄铁矿的砂岩、砂砾岩中。
3）地层和岩性。川北砂岩铀矿化层位较多，但铀矿集中在上侏罗统蓬莱镇组、下白垩统苍溪组、白龙组三个层位。在分布上具有时间、空间的迁移现象，由东向西逐渐由老到新、由低到高。四川盆地是一个断陷盆地，由于燕山运动，盆地沉积中心，由东向西逐渐迁移，地层由东向西逐渐收缩，因此，含矿层位由东向西逐渐抬高。
根据岩性组合，蓬莱镇组划分为7个韵律层，苍溪组划分为12个韵律层，每个韵律由下部浅色砂岩、砂砾岩、砾岩与上部红色泥岩、粉砂质泥岩组成，韵律层之间多为冲刷面，每个韵律层都有铀矿化。苍溪组底部第一韵律层为主要含矿层，矿化受浅色层、浅色砂体的控制，含矿岩性为灰、灰绿色含碳质、有机质岩屑砂岩、含砾砂岩、砂砾岩、砾岩和泥岩。
4）构造。川北砂岩处于大巴山弧前缘，蚀源区和盖层之间的构造具有成生联系，铀矿化在区域上分别分布在基底隐伏断裂构造的两侧和背斜或向斜两翼，泥溪复向斜的4210、7201矿床、矿点、矿化点和五宝向斜的7401矿点、矿化点分布在华蓥山基底隐伏断裂构造两侧，新华向斜的303、50号矿床、矿点、矿化点分布在蒲江-巴中基底隐伏断裂构造的北西侧。前两者（泥溪复向斜和五宝向斜）铀矿化受罗文复背斜的控制，后者（新华向斜）的铀矿化受龙凤场背斜的控制。
燕山运动以震荡为主，因此，地壳升降运动频繁，侏罗纪与白垩纪之间的假整合分布广泛，冲刷面比较发育。从而控制了上侏罗统蓬莱镇组和下白垩统苍溪组的铀矿化，冲刷面的发育程度控制了铀矿化的规模和富集程度，冲刷凹陷、冲刷凹槽中堆积了大量的含碳有机质砾岩、砂砾岩、含砾砂岩等，往往形成工业矿体。假整合、冲刷面既是含铀溶液的通道，也是含铀溶液的富集场所。
（3）矿化特征
含矿层是红、浅相间，砂、泥相间的岩性组合，属于氧化还原交替的产物。浅色层与地层产状基本一致，控制了矿体的大小和空间展布。因此，矿体的形态与产状也随浅色层、浅色砂体的变化而变化。矿体形态比较简单，呈层状、似层状、透镜状、扁豆状，少数呈团块状，产状平缓，倾角6°～15°。
矿体呈北东、南西向展布，成群出现，多为盲矿体，与古河道流向一致。矿体长20～70m，最长480m；宽20～40m，最宽200m；埋深68～233m；厚0.4～1.0m，最厚3.97m，平均厚1.08～1.2m。品位0.07%～0.2%，最高达1.0%以上。
7.3.2.3 川北砂岩型铀矿的热水改造特征
前人对川北砂岩型铀矿曾做了长期的勘查、研究工作。先后认为铀矿化为沉积成岩富集成因、受断裂构造控制（陶卫中，1989）、渗滤水成（王淦顺，1992，内部资料）、热水改造成矿（朱西养，1993）和热水沉积成矿（戴杰敏，1994）成因。
从川北地区的砂岩型铀矿化分布特征来看，铀异常层位和低品位铀矿化层位分布广泛，但真正形成具有工业意义的铀矿床只分布在局部地段，且与断裂构造具有一定的空间关系。铀矿化与黄铁矿-赤铁矿和有机质关系密切，矿化部位绿泥石化、方解石化、黄铁矿-赤铁矿化等低温热液蚀变发育。矿区常见细脉状、网脉状方解石脉呈切层和顺层产出；矿化地段方解石脉发育较为密集，且多因含赤铁矿而呈现紫红色，并含有沥青铀矿，最高铀含量可达0.26%。经对4210矿床18个化学分析样品的资料统计为：矿石中SiO2和CaO的平均含量分别为51.75%和17.40%，而相邻的上下近矿围岩SiO2和CaO的平均含量分别为62.49%和10.56%。矿石中的SiO2含量减少了10.74%，而CaO的含量却增加了6.84%，表明矿床经历了强烈的去硅化和碳酸盐化等交代作用。
朱西养（2004）对4210和303铀矿床及外围岩石、矿石和方解石脉、铀矿物样品进行了稀土元素分析。铀矿物稀土元素明显富集，其配分曲线、结构型式与围岩及矿石完全不同，可分为原岩后生作用和后期热液改造成因两组，认为铀成矿作用经历了沉积成岩和热液（水）改造两个阶段。