沉积型铀矿的形成取决于铀源、铀的迁移、沉淀、富集和保存诸条件的耦合及其合理的配置关系,受控于区域构造特征和构造演化。本文以我国北方重要的沉积型铀矿赋存区域-二连盆地为例,选取其中代表性的富铀凹陷-脑木根及呼仁布其凹陷作为重点目标研究区,在盆地变形特征、组合规律和构造演化分析的基础上,基于构造物理模拟实验研究揭示了盆地构造形成机制及主控地质因素,进一步结合钻孔资料及样品分析测试、富铀凹陷地震剖面的地质分析、构造沉降史分析和构造平衡剖面恢复,系统研究了脑木根及呼仁布其凹陷构造变形特征、构造-沉积演化史和铀矿化地质特征及其成因机制,建立了典型凹陷的构造-沉积控铀模式。(1)二连盆地早白垩世裂陷的动力来源于古太平洋板块俯冲诱导的弧后扩张及欧亚大陆板块底部地幔热作用,盆地早白垩世形成了串联式、并联式、斜列式及交织式等4类形式复合的断陷。二连盆地基底地层平均铀含量高,为盆地铀矿的形成提供了丰富的铀源。盆地沉积盖层中白垩系为沉积主体,下白垩统赛汉组为铀矿层的主要发育层位。(2)应用物理模拟方法分析和研究了二连盆地中生代构造变形主控因素,提出伸展作用是盆地中生代构造变形的主要控制因素,二连盆地的形成与演化主要源于NW315°-SE135°向的张应力作用,同沉积作用和伸展速率为次要控制因素。伸展方向(等同于斜度角的变化)控制了裂陷内部断层的走向,斜度角决定了裂陷带的平面几何形态,小斜度角,形成了狭窄的正向裂陷,大斜度角,形成宽缓的斜向裂陷。伸展速率控制了裂陷内部次级断裂的形成,并影响到裂陷的规模;同沉积作用促进了内部次级断层的发育。(3)富铀凹陷构造特征分析揭示了含铀地层发育及分布过程受同沉积断层控制明显,富铀凹陷具有地堑式、半地堑式构造样式,主干断层倾角较大。构造沉降史和构造平衡剖面分析结果表明,富铀凹陷构造演化经历了裂陷期、断拗转换期、裂后热沉降期三个演化阶段,铀成矿作用主要受控于断拗转换期及裂后热沉降期。(4)基于层序地层学理论,建立了脑木根和呼仁布其凹陷含铀地层的层序地层格架,含铀地层发育河流、三角洲、湖泊3大沉积相类型,包括5种沉积亚相及8种沉积微相,划分出2个可在横向上对比的三级层序单元,建立了不同层序格架下沉积体系配置关系,揭示了沉积体系的迁移规律。发现铀矿层主要发育在低位体系域及湖侵体系域,认为初始湖泛面附近是铀矿化作用发生的重要时期。含矿目的层赛汉组包括砾岩、砂岩型,粉砂岩、泥岩型和煤岩型3种铀矿化岩相类型。脑木根凹陷铀矿化类型为潜水氧化叠合沉积成岩型,呼仁布其凹陷铀矿化类型为潜水-层间氧化带叠合沉积成岩型。(5)揭示了不同凹陷含铀岩系及铀矿化层的分布规律,地堑式凹陷铀矿化层主要分布在凹陷腹地,半地堑式凹陷铀矿层主要分布在构造缓坡带,认为构造变形控制因素、湖平面变化速率、沉积环境、相分异度是铀矿成矿主要控制因素,构建了典型凹陷构造-沉积控铀模式。