根据水成铀矿床理论，可地浸砂岩型铀矿的形成机理可概括为:长期而稳定的含铀含氧水在含水层中形成良好的渗透和运移，通过与透水层中还原组分的氧化-还原作用，一方面使氧化带不断向前推进，另一方面促进铀的不断聚集，并最终成矿(丹契夫，1984;罗朝文等，1990;吴仁贵，2006)。砂岩型铀矿按其成因的不同分为层间氧化带型和潜水氧化带型。层间氧化带砂岩型铀矿床是指成因上与两个隔水层之间的层间承压的地下水沿水动力梯度降低方向的层间氧化作用有关受层间氧化带前锋(过渡带)控制的砂岩铀矿床，已知的如伊犁511、512矿床，吐哈的十红滩矿床，鄂尔多斯的东胜矿床等;潜水氧化带型砂岩铀矿多为古河道砂岩型，该类铀矿的成因主要受古河道砂体的控制，受潜水氧化或潜水-层间氧化带的控制，其成因复杂，目前发现的该类矿床主要分布于俄罗斯的外乌拉尔地区、西西伯利亚地区和外贝加尔地区以及蒙古和乌克兰境内。古河道砂岩型铀矿按其成矿作用的类型又可以分为两类(陈法正，2002):基底型———铀矿产于侵蚀下切到褶皱基底或结晶基底之上的古河谷沉积物底部或风化壳中;建造间型———古河道位于盆地沉积盖层之间的沉积间断面之上，常见于沉积亚旋回的底部，可见其冲刷切割下伏泥岩。
对外生砂岩性铀矿来讲，不论是层间氧化带型还是潜水氧化(古河道)型，其铀成矿的过程都是以风化作用为开端(提供铀源)，然后经过“迁移—沉淀—成矿”3大阶段;都是在水动力作用条件下，以铀的活化迁移和沉淀富集为主线，在含矿层中通过渗入水的氧化作用形成;铀矿化都表现为氧化带的分带性和含铀性，围岩和矿化的形成时间有较明显的时差且矿体多为卷状、似层状和透镜状。
基底和蚀源区富铀岩石中的铀在风化、淋滤作用下，4价铀(U4+)转化为6价铀(U6+)，U6+又与含氧水结合成铀酰离子UO2+，它在水质类型一般为HCO3-型、HCO3--SO24-型的地下水中通常以铀酰络合物形式迁移，主要的有铀酰碳酸盐〔UO2(CO3)n〕2(1-n)、铀酰硫酸盐〔UO2(SO4)n〕2(1-n)等。在水动力循环机理下，含铀含氧水在含矿层容矿砂岩里运移，发生水-岩作用，其留下的痕迹就表现为“氧化带”。在运移过程中一方面使目的层中的铀浓度逐渐增大，另一方面自身的氧浓度逐渐耗尽。
在含氧含铀流体中氧气耗尽的部位，即氧化带前锋线，是氧化岩石与还原岩石的界面，是地球化学障，是铀沉淀和富集的部位，存在硫化氢(H2S)、分散状黄铁矿(FeS2)和炭屑等有机质，能使含铀水中的铀酰络合物破坏并沉淀，使铁和硫结合形成黄铁矿，并与铀共生。另外，铀也可充填在有机质的细胞腔内。铀在这个部位沉淀并富集成矿。
二连盆地古河道砂岩型铀矿
在这个过程中受到构造-沉积、岩性、岩相的制约，从而形成不同成因的铀矿床。对PCSTU矿床来讲，那就是以古河道为成矿场所，通过侧向(谷坡)或顺向(河道走向)或垂向(“天窗”)流入古河道的补给水，到流出古河道的排泄水，其过程就是含铀含氧渗入水在古河道水动力条件下，与容矿砂岩发生水-岩作用，结果是形成受构造-沉积演化、岩性-岩相和次造山运动等主要因素影响的类型、方式、强弱和规模等各不相同的控矿氧化带，这种复杂多变的氧化带就决定了古河道砂体铀成矿的多样性。