（一）矿物成分
铀矿物以沥青铀矿为主，其次有钛铀矿、铀石。少数矿床中见到含钍沥青铀矿，含钍钛铀矿，含铀钍石等。也就是说既有热液形成的铀矿物（沥青铀矿），又有高温岩浆形成的钛铀矿等铀矿物和含铀矿物，这与花岗岩型铀矿床明显不同。次生铀矿物有铀黑、铀云母和硅钙铀矿。
其他金属矿物有赤铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、硫银矿等，少数矿床有斑铜矿、砷铜矿、磁黄铁矿、白铁矿。
非金属矿物除围岩的长石、石英等外，还有岩浆自交代形成的钠长石、钾长石、绢云母、绿泥石、赤铁矿等。热液矿物主要有石英、萤石、方解石、绢云母、绿泥石，其次有磷灰石、白云石、重晶石等。
沥青铀矿：主要呈显微、超显微鱼子状、尘点状、球粒状、肾状或不规则状集合体（照片4-1）。沥青铀矿常与赤铁矿、黄铁矿、萤石、绿泥石等分布在石英集合体中，也分布在绿泥石、或方解石、磷灰石等集合体中；也有微粒状沥青铀矿分布在火山熔岩的基质中；还有少量沥青铀矿沿裂隙充填，而成脉状、微细网脉状，以至呈发丝状。
图4-2 ××矿床中段矿体平面示意图
1—地质界线；2—矿体；3—前寒武系片岩；4—花岗斑岩；5—上侏罗统砂砾岩
赤铁矿：虽然都呈粉末状分散地分布，但其形成有两种形式，一是火山熔岩或次火山岩成岩过程形成的，一是热液形成的。火山熔岩或次火山岩成岩过程形成的赤铁矿，呈粉末状分散地分布于岩石基质中，交代不明显，分布范围较广，与火山熔岩和次火山岩的产状和分布一致；热液形成的赤铁矿为粉末状分散地分布于微晶石英集合体中，并有黄铁矿、沥青铀矿常一起共生。也有含赤铁矿微晶石英集合体沿裂隙充填交代，形成微细脉状。另外，在沥青铀矿周围和铀矿体中的微斜微纹长石和斜长石中也有粉末状赤铁矿分布。这些赤铁矿是放射性辐射能化学作用的结果，FeO氧化成Fe2O3形成粉末状赤铁矿，致使长石变成红色，即称红色化。
萤石：亦由火山熔岩形成和热液形成。熔岩成岩时形成的萤石为不规则微细粒状，分布于火山熔岩的基质中；热液形成的萤石为不规则粒状分散地分布于方解石、石英等集合体中，并与绿泥石、磷灰石、黄铁矿、沥青铀矿共生。它们沿微裂隙交代而呈浸染状和微细脉状；或沿裂隙充填而成细脉状。与沥青铀矿一起的萤石为紫黑色，是放射性辐射能化学反应的标志。
方解石：常与沥青铀矿、黄铁矿、萤石、磷灰石、绿泥石等一起，呈浸染状或沿裂隙交代充填而呈短细脉状。与沥青铀矿一起的方解石呈玫瑰红色，也是放射性辐射能化学反应的标志。
（二）矿石化学成分特征
火山熔岩和次火山岩成岩时岩浆自交代过程形成的矿石，与围岩化学成分没有明显差别，两者主要是铀含量不同。铀含量达到工业品位者为矿石，肉眼难以区别，只能借助辐射仪才能区分它们。大部分矿石中全铁尤其是Fe2O3含量高。
热液形成的或热液叠加形成的矿石，尤其是以热液为主形成的矿石，除Fe2O3含量较高外，SiO2、CaO等含量增加。在570矿床中，赤铁矿化、绿泥石化、黄铁矿化、萤石化、绢云母化、硅化等作用过程形成的含沥青铀矿流纹岩矿石，钙碱指数（CaO/K2O+Na2O+CaO）为0.155，其围岩（流纹岩）为0.070，矿石比围岩高一倍多。
（三）伴生元素特征
与花岗岩型单铀矿床类型明显不同，火山岩型铀矿床往往有可综合利用的伴生元素，如Mo、Ag等，另外普遍出现Pb、Zn。有些矿床中Cu、Mn、Ba、Be、As、Ga、Sn、Li、Y等元素偏高。个别还有微量的Co、Ni、Cr。