鄂尔多斯盆地是发育在华北地台西部地块北缘的大型多旋回叠合克拉通盆地，是我国重要的富产煤炭、石油、天然气及铀矿等多种资源的特大型能源生产基地，因而引起大量生产和科研单位的关注和研究。前人对盆地构造演化、沉积旋回、岩相古地理、东胜铀矿床矿床地质特征、铀矿成矿模式等进行了大量研究，取得了丰厚的研究成果，但对赋矿建造——直罗组砂岩本身的地球化学性质和物源，以及成矿流体-岩石反应过程与铀矿物形成机理等研究相对薄弱。因此，本文针对这两点开展以下研究工作：（1）对取自鄂尔多斯盆地东北部8个钻孔的24个未或低蚀变的直罗组砂岩样品进行详细的岩石学和地球化学研究。研究表明，砂岩以中粗粒杂砂岩为主，其SiO₂值（69.31%⁷7.06%）及Al₂O₃/SiO₂值（0.15⁰.25）中等到较高，K2O值相对较高（2.94%³.49%），Fe₂O₃、MgO、TiO₂含量较低，暗示碎屑物质的富长英质、贫镁铁质特征。Nb、Ta、Ti、P等不活动元素的强烈亏损和K、Rb、Sr、Ba等LILE的富集，共同指示源区具有明显的俯冲带的特征；而TFe₂O₃+MgO-TiO₂、TFe₂O₃+MgO-Al₂O₃/SiO₂、Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10等判别特征则表明砂岩源区岩石可能形成于大陆弧-活动大陆边缘环境。而且，在球粒陨石标准化分配模式中，LREE强烈富集，HREE无明显分异、有着较平坦的曲线，Eu无异常或表现为弱的正、负异常；在PAAS标准化曲线中，轻重稀土均无明显分异，仅Eu表现为明显正异常。上述特征表明本区直罗组砂岩与华北北缘显生宙闪长岩-花岗闪长岩有着很强的亲缘性。（2）本文对取自氧化带、还原带和氧化还原过渡带三个不同地球化学分带上的38个砂岩进行分析。结合U含量和REE配分模式图解，将本区砂岩分为四组：组Ⅰ、组Ⅱ、组Ⅲ-1和组Ⅲ-2，其中氧化带和还原带岩石样品REE配分模式较为一致，划为组Ⅰ，而过渡带中矿化样具有较为一致的配分模式，划为组Ⅱ，而过渡带中高U岩石样品具有两种不同的配分模式，可划为Ⅲ-1和Ⅲ-2两组。具体配分模式如下：组Ⅰ的稀土元素PAAS标准化配分模式图平坦，具有轻微的HREE亏损、弱的Ce负异常与弱的Eu正异常等特征；组Ⅱ的稀土元素PAAS标准化配分模式图与组Ⅰ相似，但其ΣREE较高；组Ⅲ-1表现出轻微的Ce负异常和Eu正异常，且La至Eu明显升高，LREE具有显著的左倾趋势，而HREE高度富集，Gd至Lu平坦的分配模式；组Ⅲ-2则表现出La至Eu呈明显上升趋势，Eu至Lu明显下降的MREE富集、HREE亏损模式的配分模式。而光薄片、扫描电镜、电子显微镜和电子探针等矿物学研究结果显示，所有岩石样品粘土矿物种类和含量基本一致，以蒙皂石为主，其次为高岭土、伊利石和绿泥石，指示粘土矿物对U富集和REE分异的贡献较小；而矿化富集段出现的大量炭屑表明，腐殖质的强吸附性可导致部分岩石具有组Ⅲ-2表现出的高U含量和MREE富集的特征；铀矿化富集段碳酸盐含量增高、铀矿物主要以胶状铀石为主、斜长石表面多“云翳”状和绢云母化等特征表明，在pH和Eh变化界面斜长石的高岭土化释放Ca²⁺、SiO₄⁴⁺离子是铀成矿的关键机理，并据此建立了铀成矿的地球化学模型。