放射性勘探課程設計

A. 應用放射性勘探方法進行地質填圖的實例

現階段地質填圖的主要任務是開展大比例尺(1：50000)的工作。中國及俄羅斯等國家，在大比例尺填圖中主要採用地面γ能譜測量。加拿大、美國等在航空γ測量填圖方面也有一定的經驗。

(一)火山岩發育區地質填圖的應用效果

我國浙江朱溪幅位於浙東南火山活動帶的中偏東部。燕山早期火山活動波及本區。火山噴發物厚度較大，出露的岩性主要是流紋岩、流紋班岩以及熔結凝灰岩等。該區火山構造性質早期以正向為主，表現為火山穹隆；晚期以負向為主，表現為火山窪地、構造火山盆地等。在該區投入了地面γ能譜測量。利用地面放射性測量工作站進行了資料處理，成圖成像及人機交互解釋工作。

該區放射性元素含量分布特徵如下：

1)在鈾含量等值圖上，鈾含量的最高值呈弧形帶狀，分布於圖幅東部，清楚地反映了已知的三個鉀長花崗岩以及中酸性岩類的出露地區。鉀含量最低的地區位於圖幅西北部，其地層及岩性主要為西山頭組熔結凝灰岩、玄武玢岩等。

2)釷含量的低值區分布在圖幅的西北部及南部，而高值區分布在西南部及東北部。

3)鉀的變化趨勢和釷相反，沿圖幅南西方向及北西方向，鉀含量有逐漸增高的趨勢。

4)在鈾、釷、鉀三元素彩色合成圖上，鈾、釷、鉀含量適中的地區佔全區的三分之二以上。它的分布與火山構造岩相圖中的爆溢相吻合很好，代表著流紋質熔結凝灰岩、流紋岩等。

5)根據遙感和航片解釋，在該區中部的括蒼山主峰一帶，有一大的環形火山構造及多個呈東西和北北東向展布的環形影像。它們明顯受北北東、北西向斷裂構造控制。在這些環形構造分布地區內，釷、鉀含量多數較高，鈾含量相對較低。

根據鈾、釷、鉀含量的變化趨勢，在該區劃分出了岩漿岩分布區。其中根據對數釷鉀彩色相關圖，大致分為圖幅東北部的中酸性岩組分布區、中西部偏鹼性岩組分布區以及西南部的鹼性岩組分布區；並得出本區岩漿岩的演化規律為酸性—偏鹼性—鹼性。根據岩組中鉀含量的不同，有可能反應了它們來自不同深度的岩漿源。如圖7-28該區釷鉀相關圖。

圖7-28 γ能譜測量釷-鉀相關圖(浙江朱溪幅)

根據彩色合成圖並綜合其他地質、地球物理及地球化學信息，劃分出括蒼山西側-西南側-東南側弧形金、銀成礦遠景區，小樓旗至車口溪的鈾礦成礦遠景區以及小樓旗東側鉛鋅礦、螢石礦成礦遠景區。

(二)對花崗岩體進行詳細填圖

英國用地面γ能譜測量方法對面積130km²的多恩湖龍崗岩體進行了研究。

由於冰川作用，該區露頭良好，採用的測量點距為1km。測點所在的露頭通常要求不小於數平方米。如果在測點附近相距數米有幾個露頭，則在幾個露頭上均進行測量，以提高數據的代表性。

圖7-29是多恩湖龍崗岩體γ能譜測量的部分結果，該圖是釷含量等值圖。釷的分布形態與岩礦成分的變化以及地球化學變化的趨勢相當吻合，仔細分析可以發現，釷含量等值圖上出現了兩個釷高含量中心，可能反應了岩漿的分異，它比原有的地質圖更為詳細，而用岩石學和地球化學方法填圖時並未發現這一點。

圖7-29 多恩湖花崗岩侵入體低值草圖(a)及γ能譜測量釷含量等值圖(b)

1—花崗岩；2—花崗岩/雲英閃長岩；3—雲英閃長岩；4—蘇長岩(閃長岩)

上述兩個例子反映出，在條件有利地區，地面γ能譜測量能提供豐富的資料和信息，可以與地質填圖相互補充，並能發揮重要的指導作用。

(三)利用區域航空γ場特徵推測構造斷裂

由於斷裂構造的存在，引起岩漿侵入、火山噴發、熱液變質，使岩石結構構造發生變化，改變了地球化學環境，使放射性元素重新遷移、富集。歸納起來，在構造上方，航空γ場有以下一些特徵：

1)局部偏高場或高場呈定向排列，如YL斷裂，見圖7-30。

2)航空γ場等值線陡變帶(或富集帶、梯度帶)，如SD斷裂，見圖7-31。

3)規則高場或偏高場被低場帶所切割，如YN斷裂，見圖7-32。

4)高場或偏高場中所夾窄低值帶，如TD斷裂，見圖7-33。

根據上述特徵，並結合重磁資料可以推測斷裂構造的存在及位置。

圖7-30 YL斷裂γ場特徵示意圖

1—局部航空γ偏高場；2—航磁異常等值圖；3—推測斷層

圖7-31 SD斷裂γ場特徵示意圖

1—航空γ等值線；2—推測斷裂構造

圖7-32 YN斷裂γ場特徵示意圖

1—航空γ等值線；2—推測斷裂構造

圖7-33 TD斷裂γ場特徵示意圖

1—航空γ等值線；2—推測斷裂構造

B. 放射性勘探的簡史

1932年，加拿大的沃格特(W. Voget)首次採用裝有蓋革計數器的野外輻射儀。1949年，美國普林格爾(R.W.Pringle)和勞洛頓內(K. I.Rouloton)試製成容功了第一批閃爍式野外輻射儀，並在加拿大阿薩巴斯卡湖附近的鈾礦區試驗成功。
1944年航空放射性測量開始作實驗性飛行。1949年美國、加拿大和英國開始設計航空閃爍輻射儀，1950年開始大量生產。1962年美國研製了高靈敏度的航空γ能譜儀，並從1966年開始用於礦產資源調查。60年代後期美國、英國、加拿大、日本等國開始採用汽車γ能譜測量。70年代測氡技術有了新的發展。中國於1954年開始進行放射性普查工作。

C. 放射性勘探的野外觀測儀器

根據找礦方法的不同，野外觀測所用的儀器有α射線測量儀及γ(β)輻射儀兩類。
α 射線測量內儀根據探測器的不同容可分為幾類：①用氣體電離室作為探測元件的，如電離室型射氣儀和各類驗電器、靜電計等;②以ZnS(Ag)組成的閃爍計數器為探測元件的，如閃爍室型射氣儀和氡、釷分析儀等；③探測元件是金硅面壘型探測器的，如α 硅探測器、α 輻射探測儀、α 能譜等；④利用α 粒子對絕緣固體材料的輻射損傷留下的痕跡，經化學溶液蝕刻後能顯示微米量級蝕坑的塑料徑跡探測器。
γ(β)輻射儀是測量γ、β射線的，根據探測元件分為兩種。一種是利用γ、β射線對氬、氖等一些惰性氣體的電離作用,其探測元件為各類充氣計數器,並由它組成各種蓋革式輻射儀。還有用正比計數器（如 BF3計數器和3He計數器）組成的中子測量儀。另一種探測元件是閃爍計數器，由它組成了各式各樣的地面、井下、航空閃爍輻射儀和室內外能譜測量儀。 測量方法 有γ測量、射氣測量、α 徑跡測量等幾種。

D. 主成分分析用於放射性數據處理

任何一種地質現象或觀測結果，都是許多地質因素綜合作用的結果，這個結果反映了各種地質因素間的內在聯系。從這個客觀事實出發，有些問題只有研究綜合變數才能取得滿意的效果。在天然放射性γ能譜測量中，依據鈾、釷、鉀三個放射性元素的含量形成的組合因子來解釋放射性異常、區分某些土壤及岩石的類型比用單個放射性元素更合理、更准確。這是由於在同一事物中，許多單個因素間的關聯性和復雜性(分別用它們之間的相關程度和變化性來體現)寓於一個統一體中，而且起主導作用的綜合因素更能表述各單因素所揭示的事物的本質。所以抓住了這些主要的綜合因素(即主因子)，對事物進行分類，研究找礦規律，預測盲礦體，研究礦床成因等就簡單容易了。據此，引出了因子分析。

因子分析是把多個變數通過線性組合轉化成少數不相關變數(即綜合變數)的一種多元統計分析辦法。它分為R型和Q型兩種類型。R型因子分析研究變數之間的相關關系，通過研究變數間的相關矩陣的內部結構，找出控制所有變數的幾個主要成分。所以，R型因子分析又稱為主成分分析。Q型因子分析研究樣品(此時樣品稱為因子)之間的相似關系，通過研究樣品間相似系數矩陣的內部結構，找出控制所有樣品的幾個主要因子，所以Q型因子分析又稱為主因子分析。這兩種因子分析的運算過程一樣，只是出發點不同，用途也不同。

放射性勘探中主要使用主成分分析對γ能譜數據進行分析和解釋，故在這里所討論的因子分析為主成分分析。

主成分分析實際是一種降維方法，為了某個目的，常常需要將觀測變數用一個或幾個主要的組合變數取代多種觀測變數，應用主成分分析就可實現這一要求。

(一)主成分分析的原理

對於多元變數來說，設有x₁，x₂，…，x_p個原始變數，為了獲得m個(m≤p)組合變數(即綜合變數)採用如下的線性組合方法，即

放射性勘探方法

並要求

1)

=1，(i=1，2，…，m)；

2)系數{a_ij}由下述原則確定：①線性組合F_i與F_j(i≠j；i，j=1，2，…，m)互不相關；②F₁的方差在x₁，x₂，…，x_p的一切線性組合中是最大的；在與F₁不相關的x₁，x₂，…，x_p的所有線性組合中F₂的方差是最大的；在與F₁，F₂…，F_m-1都不相關的x₁，x₂，…，x_p的所有線性組合中F_m的方差是最大的。

這樣確定的組合變數F₁，F₂，…，F_m分別稱為原始變數的第一、第二……，第m個主成分。其中F₁在組合變數的總方差中占的比例最大。其餘第二、第三等主要成分F₂，F₃，…，F_m的方差依次遞減，即相應主成分的重要性也依次遞減。在實際工作中，一般只挑選前幾個主成分進行地質解釋，這樣不僅減少了變數個數，而且抓住了事物變化的主要原因，容易揭示問題的本質。

(二)主成分的導出

確定主成分問題就是找出p維空間中觀測點所組成的橢球的主軸問題。在代數學上，主成分問題就是求觀測變數的相關矩陣中m個較大特徵值所對應的特徵向量。

設樣品X=[x₁，x₂，…，x_p]是一個p維隨機向量；且遵循正態分布X～N(μ，∑)，其中，μ=[μ₁，μ₂，…，μ_p]'，∑_p×p=[∑_ij]為一協方差矩陣。

尋找X的線性組合aX，使aX相應的方差盡可能大，這就是說，要尋找一個正交矩陣a，使aa'=I，且使方差

放射性勘探方法

為解決這個問題，設∑的特徵值λ₁≥λ₂≥…λ_p≥0，又設對應於λ_i(i=1，2，…，p)的特徵向量為U_p×p=[u₁，u₂，…，u_p]，且U是正交矩陣，即UU'=I(單位矩陣)。又由於∑為實對稱矩陣，故有

放射性勘探方法

因此方差

放射性勘探方法

所以

放射性勘探方法

而且，當a=u₁時，

放射性勘探方法

等式成立。因此，a=u₁就能達到方差最大的要求。即

放射性勘探方法

同理

，而且只有i≠j時，協方差

放射性勘探方法

這樣找出的組合變數F₁=u'₁X，F₂=u'₂X，…，F_p=u'_pX，可看成新的隨機向量，且F_i(i=1，2，…，p)相互獨立，var(F_i)=λ_i，而且服從均值向量為μF，協方差矩陣為Λ的多元正態分布

放射性勘探方法

式中：

放射性勘探方法

放射性勘探方法

上述分析表明，組合變數F_i的系數a_i是協方差矩陣∑的特徵值λ_i所對應的特徵向量，而λ_i是組合變數F_i的方差。因此每一個組合變數的重要性就可以用相應的特徵值λ_i來表示。一般用其占總方差的百分比描述：

放射性勘探方法

(三)γ能譜數據的主成分分析及應用

1.γ能譜數據處理步驟

設測區的取樣點數為n，變數個數為3，分別表示鈾、釷、鉀元素，第j變數在第i樣品上的取值為x_ij。

1)計算各元素的均值

和方差s_j。

2)求相關矩陣或協方差矩陣B=[b_kl]_m×n。

3)求主分量(亦即求解矩陣B)：

設矩陣B的特徵值為λ，特徵向量為A，則

BA=λA 或 BA-λA=0

上式左乘單位矩

EBA-EλA=0

(BE-λE)·A=0

故

(B-λE)·A=0

上式成立的充要條件是系數行列式等於零

B-λE=0

此方程稱為A的特徵方程，解此方程可求出p個特徵值λ_i(λ₁≥λ₂≥…≥λ_p)。

將λ_i代入BA-λA=0 式，可求得相應的特徵向量，即主分量a_ji。

4)求主分量得分，主分量得分的數學公式為：f_i=

a_ji·x_i(i=1，2，…，p)。

5)繪制各主分量得分等值線圖。

2.應用實例

[例1]柴達木盆地中部地區航空γ能譜數據的主分量分析實例。

1)計算各變數的均值和均方差，見下表6-9。

表6-9 柴達木盆地中部地區各變數均值和均方差

2)計算相關矩陣，結果為

放射性勘探方法

3)求矩陣特徵值和求特徵向量。矩陣A的特徵方程為

放射性勘探方法

解此方程組即求得特徵值λ_i(i=1，2，3)。將λ_i代入下式即可求得對應λ_i的特徵向量a_i(i=1，2，3)。計算結果見表6-10。

放射性勘探方法

表6-10 主分量、特徵值及主分量與原始變數的相關關系(Z)

特徵值(λ)=1.88 0.82 0.80

方差貢獻(%)=63 27 10

4)計算測區各測點的主分量得分，並繪制主分量得分等值線圖。

第一主分量得分，f₁=0.62K+0.42U+0.66Th

第二主分量得分，f₂=-0.40K+0.90U-0.19Th

第三主分量得分，f₃=0.66K+0.14U-0.73Th

應用主分量分析方法處理航空伽馬能譜測量數據，可用來進行岩性填圖和成礦遠景預測。對於青海柴達木盆地小部地區來說，第一主分量較好地反映出該區的地表岩性特徵，主要指示了原始的沉積環境，而第二和第三主分量則主要反映了該區的湖相沉積作用，其中第二主分量集中代表了生鈾環境，第三主分且集中代表了蒸發鹽型鉀鹽的生成環境。

[例2]航空γ能譜測量在阿龍山地區淺覆蓋區填圖。

經計算得到三個主分量：

第一主分量為 f₁=0.3311U-0.9436Th+0.7299K

第二主分量為 f₂=-0.81139U+0.1486Th+0.5616K

第三主分量為 f₃=0.5164U+0.6298Th+0.5802K

三主分量的方差貢獻分別為：6.6%，20.2%，73%。由此見第三主分量的貢獻最大。作了第三主分量得分等值圖，它與K含量等值線圖非常相似，高值對應高放射性區，中值對應中放射性區，低值對應低放射性區。所以主分量f₃與地質體之間有一定的系，它的值的高低反映了不同填圖單元。

E. 放射性勘探的特點及發展趨勢

1.放射性勘探方法的特點

1)雖然放射性勘探方法以輻射場為探測目標，但它以放射性元素為研究對象，並且結果可用元素含量表示，所以具有化探的特徵；

2)幾乎不受地形的影響，但受測量立體角的影響，所以測量中要注意測量幾何條件的一致性；

3)受地面植被、表土含水率、地面土壤放射性含量的不均勻影響；

4)不受電、磁、震動等影響；

5)儀器輕便，成本低，快速，異常解釋簡單。

2.發展趨勢

1)要加強探測深度方法的研究。如研製淺孔打眼機，將探測器放入孔中測量，或研究隨鑽探測器，提高深部探測信息，同時減少地表，以及氣候的影響。再如中微子探測技術應用，如能利用中微子強穿透能力的特性，則可達到對深部地質信息的探測。

2)加大人工放射性測量的方法和技術研究，如輕便化中子法測量裝置；研製非放射性激發源，如超聲波激發源；減小對工作人員的輻射危害性，提高儀器的操作性。

3)加強應用基礎理論的研究。

4)加強定量解釋，特別是反演問題的研究。

5)加大開展擴大方法應用領域的研究，特別是應用領域機理的研究。如利用放射性勘探方法探測采空區、塌陷區等工程環境問題的機理的研究、環境輻射調查潛在危險評價方法研究、在海洋礦產資源勘探中的應用及方法的研究等。

F. 放射性勘探的含義和研究內容

放射性勘探也可稱為核地球物理勘探或放射性測量，該方法早期主要應用於鈾礦勘探，通過探測天然核素放出的α、β、γ射線來尋找放射性礦床。美國科羅拉多礦業學院出版的教材稱其為核法勘探，俄羅斯的聖彼得堡大學出版的教材稱為核地球物理原理，英國的國際性學術雜志稱之為核地球物理。它是以原子核物理學、地質學、放射化學及電子儀器學等學科為基礎理論，應用核輻射及核反應原理，通過相應的方法和儀器，測定地質演化過程中元素的分布規律及含量變化特徵，以解決地質理論研究及找礦勘探提出的有關問題的一組方法。它研究的是放射性元素產生的核輻射場的變化規律，以達到解決問題的目的。這種核輻射場有兩類：第一類是天然輻射場，它是由天然放射性核素產生的輻射場，可分為放射性核素遷移、擴散產生的直接輻射場和對天然放射性核素有特殊作用的非放射性礦產改變的間接輻射場，形成二次分布的異常場(如地下水和油氣田作用形成的放射性元素分布)；第二類是人工激發的輻射場，它是經過人工激發的方式將非放射性元素變為放射性核素而形成的輻射場。

從放射性勘探的定義可以看出，原子核物理學、地質學、放射化學，以及電子儀器學都是它的基礎。因為原子核物理學研究α粒子、β粒子、γ射線、中子和X射線等性質及物理效應，而放射化學研究核素及粒子的化學效應，這些效應成為探測這些粒子或核素的基本出發點，成為放射性勘探方法的研究基礎。要找礦，就必須知道礦床的賦存地質條件，在輻射場異常解釋時，也需要知道地質條件，所以地質學成為放射性勘探應用的基礎。輻射場的探測需要使用儀器和相應的技術方法，儀器的研製與開發，成為放射性勘探的有力手段和必需工具，它是測量的基本保障。所以各個基礎部分構成了放射性勘探方法的各個環節，只有將它們有效地組合，放射性勘探方法才能在找礦勘探、解決地質問題以及其他國民經濟問題中產生巨大的效應。

G. 放射性勘探在國民經濟中的應用

放射性勘探所涉及的范圍很廣，從空間上來講，已用於星際、航空、地面、坑道、鑽孔、水下與海底。從礦產資源來講，已用於放射性礦產的鈾礦、鉀鹽，非放射性礦產的金、銀、銅、鉛、鋅、鐵、鎳、錳、銀、鑰、錫、銻、汞、鎢、釩、欽、鋇、鉻、磷、石油與天然氣，以及稀有、稀土金屬、金剛石等，還用於水文、工程、工業、農業、醫學和環境科學。從物理「相」的角度來講，已對氣相如氡氣，液相如水，固相如微觀基本粒子、納米級微粒、礦物岩石等進行研究。歸納起來，它們的主要用途如下：

1.尋找金屬礦床

可直接尋找鈾礦、釷礦，也可利用放射性元素與其他礦種的伴生關系間接尋找金、銅、鉛、鋅、錫、鉬、鎢、鈮、鉭及稀土元素礦床等。如航空能譜測量與航磁、航電聯合勘查金礦、銅礦等多金屬大型礦產資源。再如某些鈾、金礦床中鉀蝕變帶往往是礦化的控制構造，所以，航空γ能譜測量方法成為大型金礦、鈾礦等資源的有效勘探方法；同時地面γ能譜方法找金礦也取得較多成功的實例，如地面γ能譜法和氡法找金。另外，許多金屬礦在成礦過程中與放射性元素有著共生或伴生關系，可以利用放射性方法來尋找如銅、鉛、鋅、錫、稀有金屬礦等。還可利用中子活化法測氟來尋找Li、Bi、F、Ti、V、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、鑭系元素、Hf、Ta、Hg、U等礦產。X射線熒光方法用於找Cu、Ca、Fe、Cr、Ni、Mn、Sr、Mo、Sn、Sb、Ba、P、K、Ti、V、Au、Ag、W、Hg、U、Pb等元素礦床也有較成功的實例。海底的中子活化分析可實現在海底300m一次分析Se、In、Hf、Co、Be等20多種元素。

2.尋找非金屬礦床

磷鈣土的放射性異常是很容易發現的。在進行岩石放射性研究的早期階段，就已經知道磷鈣土的放射性強度高。磷鈣土所富集的放射性元素僅鈾一種，鈾容易被磷酸鹽和有機物質所吸附。U與P₃O₅的相關系數為0.80～0.96。對於磷鈣土的礦床和礦點來說，不管是原生的，還是次生的，放射性元素的分布規律性是：鈾含量高，釷和鉀含量低。在不同礦床的磷鈣土中，鈾含量的變化范圍很大，平均為(5～7)×10^-6至(50～75)×10^-6或更高。釷含量則很恆定，變化范圍很窄(1～3)×10^-6。因比鈾釷比值大於1是一個很好的找礦標志，它對隱伏的磷鈣土礦床也適用。由於礦田是覆蓋的，所以鉀含量的變化很小。利用這個特徵可能通過地面或航空γ能譜測量普查磷鈣土礦床。

鉀鹽的尋找可直接使用放射性方法，如航空γ能譜測量、地面γ能譜測量，通過⁴⁰K放射性元素的測量或放射性元素含量比值，可進行盆地鉀鹽資源的勘探。

再如金剛石、螢石礦可利用天然放射性方法，現場中子活化分析、X熒光測量方法進行勘探。

3.勘探油氣等能源

應用放射性測量方法普查石油和天然氣的工作包括測量地面或近地面的α或γ輻射，圈定可能存在的油氣田的界線。通常用航空和汽車γ能譜儀進行γ射線測量，或測量土壤中的氡氣及子體的α輻射。放射性勘探方法可勘查天然氣與石油資源是因為在油氣的存儲過程中，放射性元素發生遷移和再富集，形成獨特的儲油構造上的放射性異常，在油田范圍的地面，可觀測到偏低的放射性異常場，而在油田的邊界上則異常場值往往比本底值高。國外的研究者們認為，在油田上的這種放射性異常分布是與在地層中存在的石油和天然氣密切相關的，由此可利用這一特徵進行油資源的遠景預測。

煤系地層與沉積環境與放射性元素的富集密切相關，所以利用放射性γ測井能有效地確定煤層，是煤礦開采常用方法。

地下水與構造裂隙有關，而構造裂隙處由於放射性元素的富集而形成放射性偏高場，故可用γ法和α法探測地下水的存在，包括地下構造水和地熱水。

地熱資源的勘探也可利用放射性勘探方法。

4.地震預報

氡氣、氦氣和鈾同位素比值法等預報中近期地震是比較有效的方法，並在許多地震預報中取得了較好的效果。

5.環境監測與評價

主要可進行區域環境輻射監測、礦山氡的危害測量、核輻射污染應急監測、環境樣品的放射性測量等。如可進行天然環境氡氣的監測、天然γ本底輻射監測，尤其在居室、賓館、幼兒園、學校、影劇院、大會堂等人群眾多的空間內監測氡氣濃度是否超標；工業、農業、居民的垃圾和礦業的廢棄物的放射性核素的監測，尤其是煤渣中放射性核素是否超標；建築材料中放射性核素的監測；利用中子活化分析或室內X熒光分析對環境中砷、汞、鉛、銻等有害元素的監測；應用攜帶型熒光儀還可以進行原位監測，圈出污染源。

6.在基礎地質上的應用

通過γ能譜測量和氡氣測量，進行地質填圖，研究構造、地殼現代地質動力以及研究岩漿岩、沉積岩的生成條件和演化過程，探討成礦特點和礦床成因等。

7.在工程地質和災害地質中的應用

放射性勘探可用於斷層及城市活斷層探查，滑坡和泥石流的監測，采空塌陷區、地裂縫、地下溶洞的探測，公路質量的無損檢測等。

8.在工業上的應用

在化工、冶煉、發電、水泥、造紙等許多行業中得到廣泛應用。而核輻射探測器的發展使儀表輕便、小型化、測量靈敏度高、准確性高，從而為在線監測和質量監控等方面提供了有力的保障。如：①水泥生產線對水泥成分和水分在線分析、質量監控(熒光分析儀和水分計)；②薄膜材料、有機薄膜、塑料等厚度均勻性質量監控和自動噴漆的在線測厚(背散射測厚)；③較厚的鋼板、無縫鋼管等在線的測厚監控(γ射線透射測厚儀)，以及料位高度、罐裝的自動監測控制(料位計)等，這些核儀表都少不了核輻射探測器。它也是核技術的一種應用。

9.在農業上的應用

利用含水不同導致γ計數率不同來測量濕度，用於土壤濕度的測量。

總而言之，放射性勘探的應用領域已從地球科學擴大到環境科學、材料科學，並取得明顯的效果，受到人們新的關注。

H. 放射性勘探的α 硅探測器法

用硅半來導體探測器記錄地殼內源放射性元素衰變時所放出的α 粒子。其找礦原理大致與α 徑跡測量相似。探測器埋在土壤中，累計的α 粒子數也主要是氡及其子體放出的。但埋的時間較短，為數天或數小時，甚至更短。故能及時取得結果並進行現場評價。其探測深度原則上應與α 徑跡測量差不多。因計數時間短，受氣候變化的影響仍然較大。
近年來，還出現了人工熱釋光測量，α 卡、氡管法等多種射氣測量技術,它們大都採用了累積測量原理,探測深度較大。

I. 放射性勘探方法的選擇及數據處理原則

油氣田上方形成的放射性異常具有兩個特點：其一，幅度微弱，異常值略低於背景值約10%。其二，異常性質復雜，有用信息難以識別。因此，用於解決油氣普查任務時，應採用高靈敏度、高精度、多參數的放射性方法。目前主要包括：航空及地面γ能譜測量、地面α杯法等。前者能提供：γ總量計數，鈾、釷、鉀含量及U/Th，U/K，Th/K，七個參數。後者能獲得總量Rn、²²²Rn、²²⁰Rn的濃度及²²²Rn/²²⁰Rn四個數據。此外土壤樣品的Ra量測量及²¹⁰Po測量，也可幫助分析異常成因。

油氣田上方的放射性異常不僅幅度弱，而且受岩性、氣候、地下水埋深等因素的影響，導致大量有用信息被掩蓋。因而，必須利用計算機對數據進行處理，並完成成果成像及人機交互解釋工作。

目前數據處理工作包括兩個主要部分：預處理及異常分離、識別。

(一)數據的預處理

對於航空γ能譜測量而言，測量工作受到不同飛行架次、不同飛行高度的影響，而地面γ能譜測量受到不同類型儀器、同一類型儀器的不同台次、測量時間長短的影響。所有放射性測量都受到地表岩性、蓋層薄厚、氣候條件、地下水面高低的影響等，導致測量結果在不同本底上變化；另外，由於異常微弱，放射性統計漲落的影響將更加明顯。

數據的預處理包括：數據濾波，數據歸一化處理，干擾因素校正等內容。

(二)異常分離及識別

放射性測量通常採用相對比較法工作。找油氣工作中，先在相同類型的已知油氣田上開展試驗工作，提取若干特徵數理統計量，例如：異常的幅度、出現頻率等，作為異常分離參數。在未知地區，利用該類參數，對經過預處理的數據進行數據分類。

放射性勘探提供了多種參數，因而採用綜合評判方法，並對不同的參數給予不同的權，從而可以預測出產油區。

J. 放射性勘探方法用於地質填圖的依據

前述岩石和土壤中的放射性元素一般規律，使我們知道：

1)酸性岩漿岩的放射性元素含量最高，基性和超基性的最低。隨著SiO₂含量的上升岩漿岩的放射性增高，玄武岩的放射性最低，花崗岩類的最高。

2)沉積岩的放射性總是比酸性岩漿岩的要低，沉積岩中放射性強度最低的為純化學沉積、煤、純石英砂和硅質結核沉積。放射性最高的為泥質頁岩和黏土。泥灰岩、石英-長石砂岩和粉砂岩具有中等放射性。

3)隨著鉀含量的增高，岩漿岩、變質岩和沉積岩的放射性作規律性增強。因此，可以根據鉀含量的偏高來區分鉀質花崗岩類、鉀含量增高的熔岩和鉀鹽。

4)不同岩漿岩正常放射性的變化規律在一定程度上反映了構造旋迴的發展。從旋迴發展的最初階段至最後階段，岩漿岩的放射性依次遞增。因此，岩漿旋迴早期形成的基性和超基性岩石——輝長岩、輝綠岩、純橄欖岩、輝岩和橄欖岩等，具有最低的放射性。在這組岩石中，基性和超基性岩漿的酸性和中性富鈉分異物以及鹼性岩——二長岩、正長岩和霞石正長岩的放射性較高。岩漿旋迴中期階段的花崗岩——白崗岩、淡色花崗岩、花崗閃長岩和石英閃長岩比早期生成的岩石所具的平均放射性要高。旋迴最終階段岩漿岩(各種近地表的小侵入體)的放射性最高。

5)在巨大的花崗岩類侵入體中，放射性分布有如下的規律性；

①在造山運動所形成的對稱花崗岩體中，自外圍至中央，自上而下放射性作規律性的降低。因此，同一個岩體的不同岩相在放射性方面有著明顯的區別。②在侵入於背斜構造內的不對稱花崗岩體中，拱頂和陡傾翼的放射性較高。③穿插於花崗岩中的偉晶岩脈具有較高的放射性，細晶岩的放射性較低。④即使岩體與碳酸鹽岩接觸，基性成分增加至花崗閃長岩和閃長岩時，岩體邊緣相的放射性仍然比中央相的高。因此早期相的閃長岩很容易同邊緣相的區分開來。⑤不同年齡的花崗岩類侵入體具有不同的放射性。在其他條件相同時，岩體的年代愈新，放射性愈強。

6)在某些岩漿期後的熱液蝕變帶和次生蝕變帶(花崗岩的鈉長石化帶和雲英岩化帶、鹼性雜岩中的碳酸鹽—鈣交代帶)中，由於放射性元素的再分布和攜入，使岩石的放射性增高。有時甚至蛇紋岩的放射性也會偏高。

7)當沉積岩產生碳酸鹽化、黃鐵礦化、硅化、白雲岩化和石膏化時，放射性通常明顯下降。

8)來源於花崗岩的沉積岩——花崗質砂岩、長石砂岩和沖積碎屑岩等具有增高的放射性。

9)富含磷、鐵和鋁的氫氧化物、有機物的沉積岩和沉積變質岩(磷塊岩、褐鐵礦、鋁土礦、碳質頁岩、碳質-泥質和碳質-石墨頁岩)具有較高的放射性。

10)構造破碎帶的放射性元素含量有可能增高，故其放射性也增強。構造破碎帶的岩石疏鬆，射氣能力增強，因此即使在放射性含素含量正常的地方也有可能產生射氣異常。目前已發現氡及子體的遷移可能超過幾百米，因此測定土壤中的氡及其子體能提供研究浮土覆蓋區構造的重要數據。

11)表土的放射性對地質填圖有重大影響，土壤的放射性是一個極為重要的參數。據俄羅斯的部分統計資料表明：鈾、釷、鉀的平均含量自原始的灰色土和灰褐色土至生草灰化土、沼澤土呈逐漸下降的趨勢。

綜上所述，鈾、釷、鉀的含量在不同岩層、不同岩體中是存在差異的，根據放射性元素分布的上述特點，藉助各類放射性方法就能測定出這種差異，可以劃分不同的岩性。