Yếu tố quan trọng nhất dẫn đến thành tạo quặng là tác động lẫn nhau của hai đối tượng địa hóa khác nhau là khử và oxy hóa, là 2 môi trường địa hóa cơ bản của vỏ trái đất. Hai môi trường này về cơ bản là đối kháng, trong một khu vực nhất định chỉ tồn tại một trong hai mà không tồn tại đồng thời. Khi gặp nhau, chúng tạo thành một đới chanh chấp gọi là mặt oxy hóa-khử. Quặng urani tích tụở đới tranh chấp của hai môi trường oxy hóa-khử.
Trong đới oxy hóa, yếu tố oxy hóa mạnh mẽ nhất là các tác nhân oxy hóa trong khí quyển gồm oxy và các axit. Dưới tác động của oxy hóa, urani trong các vật liệu trầm tích hoặc trong đá vây quanh bồn trầm tích dễ dàng chuyển từ hóa trị IV sang hóa trị VI và hòa tan mạnh mẽ vào nước oxy hóa, tạo thành dung dịch giàu urani. Trạng thái hóa trị không chỉ quan trọng với mỏ urani trong cát kết, mà còn quan trọng với tất cả các khoáng hóa urani khác, vì rằng có sự tương phản rõ rệt của tính chất hoạt động của urani ở hai trạng thái hóa trị trong nước tự nhiên. Các khoáng vật khác cũng phản ứng với oxy trong không khí trong đó pyrit là yếu tố quan trọng nhất và sự hòa tan hay tích tụ của urani liên quan chặt chẽ đến sự thành tạo hay phá hủy pyrit. Sự giải phóng oxyt sắt từ quá trình oxy hóa còn làm cho màu sắc của đá thay đổi rõ rệt, thường có hậu quả là màu đỏ hoặc tím.
Ở phía đới khử, sulfur-hydro (H2S) và vật chất hữu cơ là hai chất khử mạnh nhất. H2S được tạo nên từ vi khuẩn kị khí (sống không cần oxy trong khí quyển) chúng kết hợp H và S trong hợp chất hữu cơ và oxy từ ion sulfat có trong nước ngầm tạo ra H2S, H2S có khả năng chuyển urani hóa trị VI sang hóa trị IV và dẫn tới sự kết tủa của urani trong các khoáng vật thứ sinh. Mô hình khái quát các mặt cắt qua ranh giới oxy hóa-khử có thểđược minh họa như hình 2.1.
Hình 2.1.Các mặt cắt qua ranh giới oxy hóa khửở mỏ urani trong cát kết miền trung Shirley (Mỹ) (theo Harshma và Adams 1981)
Theo các tài liệu đã công bố của các nhà địa chất đã nghiên cứu hiện nay thì nguồn dung dịch urani được vận chuyển từ dung dịch nhiệt dịch có nguồn gốc magma ít có khả năng xảy ra đối với mỏ urani trong cát kết. Ngược lại, nguồn cung cấp urani từ quá trình rửa lũa và hòa tan urani bởi các dòng oxy hóa là có cơ sở vững chắc hơn. Tuy nhiên urani được rửa lũa từ loại đá nào trong số hàng loạt loại đá có tiềm năng urani nhưđá gốc có tuổi trước 400 triệu năm, tro núi lửa và sét kết chứa nhiều tuf hay từ các đá granit… là vấn đề đang nghiên cứu thảo luận. Chẳng hạn. Roshot và Bartels đã đưa ra những dữ liệu mang tính thuyết phục cao về nguồn urani từ đá granit cung cấp cho các mỏ urani vùng Wyoming. Nhưng ở những vùng khác, các nhà địa chất lại chứng minh urani được cung cấp chủ yếu từ nguồn đá tuf, tro núi lửa hoặc từđá khác.