塘湾铀矿床位于诸广南部矿区城口铀矿田中，矿区内出露岩石均为燕山期花岗岩，铀矿化主要集中于粗中粒斑状黑云母花岗岩和中粒二云母花岗岩中，γ52-2、γ52-1的接触带是区内构造发育和矿体赋存的有利部位。矿体主要赋存于城口硅化断裂带内的次一级北东东向硅化破碎带中，严格受次一级断裂控制。矿体呈脉状产出，单个矿体呈透镜状或不规则状。硅化、赤铁矿化和伊利水云母化这三种蚀变比较发育，且与铀矿化关系密切。其次发育有碳酸盐化、萤石化、绢云母化、褐铁矿化等。　　利用电子显微镜鉴定、人工重砂分析、激光拉曼分析、X-射线衍射分析、电子探针分析等现代测试手段对采集的矿石样品分析可知，矿石结构构造为碎裂结构、浸染状、脉状构造。矿石成分较简单，铀矿物主为沥青铀矿，其次可见少量铀黑、脂铅铀矿、钙铀云母等次生铀矿物。脉石矿物有微晶石英、长石、方解石和云母等，金属矿物有黄铁矿、赤铁矿、方铅矿等，副矿物含量极少可见锆石、磷灰石以及石榴子石等。　　铀矿物呈脉状、网脉状、浸染状、环带状、不规则团块状、斑点状分布，多生长于其他脉石矿物的内部空隙或裂隙中，或沿黄铁矿边缘生长。石英、黄铁矿、赤铁矿、方解石、磷灰石等矿物与沥青铀矿共生，矿石类型为沥青铀矿-黄铁矿-微晶石英型。铀的赋存状态以独立铀矿物形式为主，少量铀以类质同象或吸附形式存在。　　塘湾铀矿床成矿作用与城口硅化断裂构造关系密切，控矿、容矿构造对矿床的产出起到了直接控矿作用。铀源主要来自于该区产铀花岗岩体，为高硅、高钾、过铝质的钙碱性岩，化学组分具陆内S型花岗岩特征，有利于铀成矿。成矿热液为地幔流体与大气降水深循环混合而成，在热力和压力的驱动下成矿热液在构造通道内发生运移，不断活化铀，在上升过程中遇到物理化学条件的改变促使铀元素富集、沉淀形成铀矿床。