放射性勘探课程设计

A. 应用放射性勘探方法进行地质填图的实例

现阶段地质填图的主要任务是开展大比例尺(1：50000)的工作。中国及俄罗斯等国家，在大比例尺填图中主要采用地面γ能谱测量。加拿大、美国等在航空γ测量填图方面也有一定的经验。

(一)火山岩发育区地质填图的应用效果

我国浙江朱溪幅位于浙东南火山活动带的中偏东部。燕山早期火山活动波及本区。火山喷发物厚度较大，出露的岩性主要是流纹岩、流纹班岩以及熔结凝灰岩等。该区火山构造性质早期以正向为主，表现为火山穹隆；晚期以负向为主，表现为火山洼地、构造火山盆地等。在该区投入了地面γ能谱测量。利用地面放射性测量工作站进行了资料处理，成图成像及人机交互解释工作。

该区放射性元素含量分布特征如下：

1)在铀含量等值图上，铀含量的最高值呈弧形带状，分布于图幅东部，清楚地反映了已知的三个钾长花岗岩以及中酸性岩类的出露地区。钾含量最低的地区位于图幅西北部，其地层及岩性主要为西山头组熔结凝灰岩、玄武玢岩等。

2)钍含量的低值区分布在图幅的西北部及南部，而高值区分布在西南部及东北部。

3)钾的变化趋势和钍相反，沿图幅南西方向及北西方向，钾含量有逐渐增高的趋势。

4)在铀、钍、钾三元素彩色合成图上，铀、钍、钾含量适中的地区占全区的三分之二以上。它的分布与火山构造岩相图中的爆溢相吻合很好，代表着流纹质熔结凝灰岩、流纹岩等。

5)根据遥感和航片解释，在该区中部的括苍山主峰一带，有一大的环形火山构造及多个呈东西和北北东向展布的环形影像。它们明显受北北东、北西向断裂构造控制。在这些环形构造分布地区内，钍、钾含量多数较高，铀含量相对较低。

根据铀、钍、钾含量的变化趋势，在该区划分出了岩浆岩分布区。其中根据对数钍钾彩色相关图，大致分为图幅东北部的中酸性岩组分布区、中西部偏碱性岩组分布区以及西南部的碱性岩组分布区；并得出本区岩浆岩的演化规律为酸性—偏碱性—碱性。根据岩组中钾含量的不同，有可能反应了它们来自不同深度的岩浆源。如图7-28该区钍钾相关图。

图7-28 γ能谱测量钍-钾相关图(浙江朱溪幅)

根据彩色合成图并综合其他地质、地球物理及地球化学信息，划分出括苍山西侧-西南侧-东南侧弧形金、银成矿远景区，小楼旗至车口溪的铀矿成矿远景区以及小楼旗东侧铅锌矿、萤石矿成矿远景区。

(二)对花岗岩体进行详细填图

英国用地面γ能谱测量方法对面积130km²的多恩湖龙岗岩体进行了研究。

由于冰川作用，该区露头良好，采用的测量点距为1km。测点所在的露头通常要求不小于数平方米。如果在测点附近相距数米有几个露头，则在几个露头上均进行测量，以提高数据的代表性。

图7-29是多恩湖龙岗岩体γ能谱测量的部分结果，该图是钍含量等值图。钍的分布形态与岩矿成分的变化以及地球化学变化的趋势相当吻合，仔细分析可以发现，钍含量等值图上出现了两个钍高含量中心，可能反应了岩浆的分异，它比原有的地质图更为详细，而用岩石学和地球化学方法填图时并未发现这一点。

图7-29 多恩湖花岗岩侵入体低值草图(a)及γ能谱测量钍含量等值图(b)

1—花岗岩；2—花岗岩/云英闪长岩；3—云英闪长岩；4—苏长岩(闪长岩)

上述两个例子反映出，在条件有利地区，地面γ能谱测量能提供丰富的资料和信息，可以与地质填图相互补充，并能发挥重要的指导作用。

(三)利用区域航空γ场特征推测构造断裂

由于断裂构造的存在，引起岩浆侵入、火山喷发、热液变质，使岩石结构构造发生变化，改变了地球化学环境，使放射性元素重新迁移、富集。归纳起来，在构造上方，航空γ场有以下一些特征：

1)局部偏高场或高场呈定向排列，如YL断裂，见图7-30。

2)航空γ场等值线陡变带(或富集带、梯度带)，如SD断裂，见图7-31。

3)规则高场或偏高场被低场带所切割，如YN断裂，见图7-32。

4)高场或偏高场中所夹窄低值带，如TD断裂，见图7-33。

根据上述特征，并结合重磁资料可以推测断裂构造的存在及位置。

图7-30 YL断裂γ场特征示意图

1—局部航空γ偏高场；2—航磁异常等值图；3—推测断层

图7-31 SD断裂γ场特征示意图

1—航空γ等值线；2—推测断裂构造

图7-32 YN断裂γ场特征示意图

1—航空γ等值线；2—推测断裂构造

图7-33 TD断裂γ场特征示意图

1—航空γ等值线；2—推测断裂构造

B. 放射性勘探的简史

1932年，加拿大的沃格特(W. Voget)首次采用装有盖革计数器的野外辐射仪。1949年，美国普林格尔(R.W.Pringle)和劳洛顿内(K. I.Rouloton)试制成容功了第一批闪烁式野外辐射仪，并在加拿大阿萨巴斯卡湖附近的铀矿区试验成功。
1944年航空放射性测量开始作实验性飞行。1949年美国、加拿大和英国开始设计航空闪烁辐射仪，1950年开始大量生产。1962年美国研制了高灵敏度的航空γ能谱仪，并从1966年开始用于矿产资源调查。60年代后期美国、英国、加拿大、日本等国开始采用汽车γ能谱测量。70年代测氡技术有了新的发展。中国于1954年开始进行放射性普查工作。

C. 放射性勘探的野外观测仪器

根据找矿方法的不同，野外观测所用的仪器有α射线测量仪及γ(β)辐射仪两类。
α 射线测量内仪根据探测器的不同容可分为几类：①用气体电离室作为探测元件的，如电离室型射气仪和各类验电器、静电计等;②以ZnS(Ag)组成的闪烁计数器为探测元件的，如闪烁室型射气仪和氡、钍分析仪等；③探测元件是金硅面垒型探测器的，如α 硅探测器、α 辐射探测仪、α 能谱等；④利用α 粒子对绝缘固体材料的辐射损伤留下的痕迹，经化学溶液蚀刻后能显示微米量级蚀坑的塑料径迹探测器。
γ(β)辐射仪是测量γ、β射线的，根据探测元件分为两种。一种是利用γ、β射线对氩、氖等一些惰性气体的电离作用,其探测元件为各类充气计数器,并由它组成各种盖革式辐射仪。还有用正比计数器（如 BF3计数器和3He计数器）组成的中子测量仪。另一种探测元件是闪烁计数器，由它组成了各式各样的地面、井下、航空闪烁辐射仪和室内外能谱测量仪。 测量方法 有γ测量、射气测量、α 径迹测量等几种。

D. 主成分分析用于放射性数据处理

任何一种地质现象或观测结果，都是许多地质因素综合作用的结果，这个结果反映了各种地质因素间的内在联系。从这个客观事实出发，有些问题只有研究综合变量才能取得满意的效果。在天然放射性γ能谱测量中，依据铀、钍、钾三个放射性元素的含量形成的组合因子来解释放射性异常、区分某些土壤及岩石的类型比用单个放射性元素更合理、更准确。这是由于在同一事物中，许多单个因素间的关联性和复杂性(分别用它们之间的相关程度和变化性来体现)寓于一个统一体中，而且起主导作用的综合因素更能表述各单因素所揭示的事物的本质。所以抓住了这些主要的综合因素(即主因子)，对事物进行分类，研究找矿规律，预测盲矿体，研究矿床成因等就简单容易了。据此，引出了因子分析。

因子分析是把多个变量通过线性组合转化成少数不相关变量(即综合变量)的一种多元统计分析办法。它分为R型和Q型两种类型。R型因子分析研究变量之间的相关关系，通过研究变量间的相关矩阵的内部结构，找出控制所有变量的几个主要成分。所以，R型因子分析又称为主成分分析。Q型因子分析研究样品(此时样品称为因子)之间的相似关系，通过研究样品间相似系数矩阵的内部结构，找出控制所有样品的几个主要因子，所以Q型因子分析又称为主因子分析。这两种因子分析的运算过程一样，只是出发点不同，用途也不同。

放射性勘探中主要使用主成分分析对γ能谱数据进行分析和解释，故在这里所讨论的因子分析为主成分分析。

主成分分析实际是一种降维方法，为了某个目的，常常需要将观测变量用一个或几个主要的组合变量取代多种观测变量，应用主成分分析就可实现这一要求。

(一)主成分分析的原理

对于多元变量来说，设有x₁，x₂，…，x_p个原始变量，为了获得m个(m≤p)组合变量(即综合变量)采用如下的线性组合方法，即

放射性勘探方法

并要求

1)

=1，(i=1，2，…，m)；

2)系数{a_ij}由下述原则确定：①线性组合F_i与F_j(i≠j；i，j=1，2，…，m)互不相关；②F₁的方差在x₁，x₂，…，x_p的一切线性组合中是最大的；在与F₁不相关的x₁，x₂，…，x_p的所有线性组合中F₂的方差是最大的；在与F₁，F₂…，F_m-1都不相关的x₁，x₂，…，x_p的所有线性组合中F_m的方差是最大的。

这样确定的组合变量F₁，F₂，…，F_m分别称为原始变量的第一、第二……，第m个主成分。其中F₁在组合变量的总方差中占的比例最大。其余第二、第三等主要成分F₂，F₃，…，F_m的方差依次递减，即相应主成分的重要性也依次递减。在实际工作中，一般只挑选前几个主成分进行地质解释，这样不仅减少了变量个数，而且抓住了事物变化的主要原因，容易揭示问题的本质。

(二)主成分的导出

确定主成分问题就是找出p维空间中观测点所组成的椭球的主轴问题。在代数学上，主成分问题就是求观测变量的相关矩阵中m个较大特征值所对应的特征向量。

设样品X=[x₁，x₂，…，x_p]是一个p维随机向量；且遵循正态分布X～N(μ，∑)，其中，μ=[μ₁，μ₂，…，μ_p]'，∑_p×p=[∑_ij]为一协方差矩阵。

寻找X的线性组合aX，使aX相应的方差尽可能大，这就是说，要寻找一个正交矩阵a，使aa'=I，且使方差

放射性勘探方法

为解决这个问题，设∑的特征值λ₁≥λ₂≥…λ_p≥0，又设对应于λ_i(i=1，2，…，p)的特征向量为U_p×p=[u₁，u₂，…，u_p]，且U是正交矩阵，即UU'=I(单位矩阵)。又由于∑为实对称矩阵，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，当a=u₁时，

放射性勘探方法

等式成立。因此，a=u₁就能达到方差最大的要求。即

放射性勘探方法

同理

，而且只有i≠j时，协方差

放射性勘探方法

这样找出的组合变量F₁=u'₁X，F₂=u'₂X，…，F_p=u'_pX，可看成新的随机向量，且F_i(i=1，2，…，p)相互独立，var(F_i)=λ_i，而且服从均值向量为μF，协方差矩阵为Λ的多元正态分布

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，组合变量F_i的系数a_i是协方差矩阵∑的特征值λ_i所对应的特征向量，而λ_i是组合变量F_i的方差。因此每一个组合变量的重要性就可以用相应的特征值λ_i来表示。一般用其占总方差的百分比描述：

放射性勘探方法

(三)γ能谱数据的主成分分析及应用

1.γ能谱数据处理步骤

设测区的取样点数为n，变量个数为3，分别表示铀、钍、钾元素，第j变量在第i样品上的取值为x_ij。

1)计算各元素的均值

和方差s_j。

2)求相关矩阵或协方差矩阵B=[b_kl]_m×n。

3)求主分量(亦即求解矩阵B)：

设矩阵B的特征值为λ，特征向量为A，则

BA=λA 或 BA-λA=0

上式左乘单位矩

EBA-EλA=0

(BE-λE)·A=0

故

(B-λE)·A=0

上式成立的充要条件是系数行列式等于零

B-λE=0

此方程称为A的特征方程，解此方程可求出p个特征值λ_i(λ₁≥λ₂≥…≥λ_p)。

将λ_i代入BA-λA=0 式，可求得相应的特征向量，即主分量a_ji。

4)求主分量得分，主分量得分的数学公式为：f_i=

a_ji·x_i(i=1，2，…，p)。

5)绘制各主分量得分等值线图。

2.应用实例

[例1]柴达木盆地中部地区航空γ能谱数据的主分量分析实例。

1)计算各变量的均值和均方差，见下表6-9。

表6-9 柴达木盆地中部地区各变量均值和均方差

2)计算相关矩阵，结果为

放射性勘探方法

3)求矩阵特征值和求特征向量。矩阵A的特征方程为

放射性勘探方法

解此方程组即求得特征值λ_i(i=1，2，3)。将λ_i代入下式即可求得对应λ_i的特征向量a_i(i=1，2，3)。计算结果见表6-10。

放射性勘探方法

表6-10 主分量、特征值及主分量与原始变量的相关关系(Z)

特征值(λ)=1.88 0.82 0.80

方差贡献(%)=63 27 10

4)计算测区各测点的主分量得分，并绘制主分量得分等值线图。

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

应用主分量分析方法处理航空伽马能谱测量数据，可用来进行岩性填图和成矿远景预测。对于青海柴达木盆地小部地区来说，第一主分量较好地反映出该区的地表岩性特征，主要指示了原始的沉积环境，而第二和第三主分量则主要反映了该区的湖相沉积作用，其中第二主分量集中代表了生铀环境，第三主分且集中代表了蒸发盐型钾盐的生成环境。

[例2]航空γ能谱测量在阿龙山地区浅覆盖区填图。

经计算得到三个主分量：

第一主分量为 f₁=0.3311U-0.9436Th+0.7299K

第二主分量为 f₂=-0.81139U+0.1486Th+0.5616K

第三主分量为 f₃=0.5164U+0.6298Th+0.5802K

三主分量的方差贡献分别为：6.6%，20.2%，73%。由此见第三主分量的贡献最大。作了第三主分量得分等值图，它与K含量等值线图非常相似，高值对应高放射性区，中值对应中放射性区，低值对应低放射性区。所以主分量f₃与地质体之间有一定的系，它的值的高低反映了不同填图单元。

E. 放射性勘探的特点及发展趋势

1.放射性勘探方法的特点

1)虽然放射性勘探方法以辐射场为探测目标，但它以放射性元素为研究对象，并且结果可用元素含量表示，所以具有化探的特征；

2)几乎不受地形的影响，但受测量立体角的影响，所以测量中要注意测量几何条件的一致性；

3)受地面植被、表土含水率、地面土壤放射性含量的不均匀影响；

4)不受电、磁、震动等影响；

5)仪器轻便，成本低，快速，异常解释简单。

2.发展趋势

1)要加强探测深度方法的研究。如研制浅孔打眼机，将探测器放入孔中测量，或研究随钻探测器，提高深部探测信息，同时减少地表，以及气候的影响。再如中微子探测技术应用，如能利用中微子强穿透能力的特性，则可达到对深部地质信息的探测。

2)加大人工放射性测量的方法和技术研究，如轻便化中子法测量装置；研制非放射性激发源，如超声波激发源；减小对工作人员的辐射危害性，提高仪器的操作性。

3)加强应用基础理论的研究。

4)加强定量解释，特别是反演问题的研究。

5)加大开展扩大方法应用领域的研究，特别是应用领域机理的研究。如利用放射性勘探方法探测采空区、塌陷区等工程环境问题的机理的研究、环境辐射调查潜在危险评价方法研究、在海洋矿产资源勘探中的应用及方法的研究等。

F. 放射性勘探的含义和研究内容

放射性勘探也可称为核地球物理勘探或放射性测量，该方法早期主要应用于铀矿勘探，通过探测天然核素放出的α、β、γ射线来寻找放射性矿床。美国科罗拉多矿业学院出版的教材称其为核法勘探，俄罗斯的圣彼得堡大学出版的教材称为核地球物理原理，英国的国际性学术杂志称之为核地球物理。它是以原子核物理学、地质学、放射化学及电子仪器学等学科为基础理论，应用核辐射及核反应原理，通过相应的方法和仪器，测定地质演化过程中元素的分布规律及含量变化特征，以解决地质理论研究及找矿勘探提出的有关问题的一组方法。它研究的是放射性元素产生的核辐射场的变化规律，以达到解决问题的目的。这种核辐射场有两类：第一类是天然辐射场，它是由天然放射性核素产生的辐射场，可分为放射性核素迁移、扩散产生的直接辐射场和对天然放射性核素有特殊作用的非放射性矿产改变的间接辐射场，形成二次分布的异常场(如地下水和油气田作用形成的放射性元素分布)；第二类是人工激发的辐射场，它是经过人工激发的方式将非放射性元素变为放射性核素而形成的辐射场。

从放射性勘探的定义可以看出，原子核物理学、地质学、放射化学，以及电子仪器学都是它的基础。因为原子核物理学研究α粒子、β粒子、γ射线、中子和X射线等性质及物理效应，而放射化学研究核素及粒子的化学效应，这些效应成为探测这些粒子或核素的基本出发点，成为放射性勘探方法的研究基础。要找矿，就必须知道矿床的赋存地质条件，在辐射场异常解释时，也需要知道地质条件，所以地质学成为放射性勘探应用的基础。辐射场的探测需要使用仪器和相应的技术方法，仪器的研制与开发，成为放射性勘探的有力手段和必需工具，它是测量的基本保障。所以各个基础部分构成了放射性勘探方法的各个环节，只有将它们有效地组合，放射性勘探方法才能在找矿勘探、解决地质问题以及其他国民经济问题中产生巨大的效应。

G. 放射性勘探在国民经济中的应用

放射性勘探所涉及的范围很广，从空间上来讲，已用于星际、航空、地面、坑道、钻孔、水下与海底。从矿产资源来讲，已用于放射性矿产的铀矿、钾盐，非放射性矿产的金、银、铜、铅、锌、铁、镍、锰、银、钥、锡、锑、汞、钨、钒、钦、钡、铬、磷、石油与天然气，以及稀有、稀土金属、金刚石等，还用于水文、工程、工业、农业、医学和环境科学。从物理“相”的角度来讲，已对气相如氡气，液相如水，固相如微观基本粒子、纳米级微粒、矿物岩石等进行研究。归纳起来，它们的主要用途如下：

1.寻找金属矿床

可直接寻找铀矿、钍矿，也可利用放射性元素与其他矿种的伴生关系间接寻找金、铜、铅、锌、锡、钼、钨、铌、钽及稀土元素矿床等。如航空能谱测量与航磁、航电联合勘查金矿、铜矿等多金属大型矿产资源。再如某些铀、金矿床中钾蚀变带往往是矿化的控制构造，所以，航空γ能谱测量方法成为大型金矿、铀矿等资源的有效勘探方法；同时地面γ能谱方法找金矿也取得较多成功的实例，如地面γ能谱法和氡法找金。另外，许多金属矿在成矿过程中与放射性元素有着共生或伴生关系，可以利用放射性方法来寻找如铜、铅、锌、锡、稀有金属矿等。还可利用中子活化法测氟来寻找Li、Bi、F、Ti、V、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、镧系元素、Hf、Ta、Hg、U等矿产。X射线荧光方法用于找Cu、Ca、Fe、Cr、Ni、Mn、Sr、Mo、Sn、Sb、Ba、P、K、Ti、V、Au、Ag、W、Hg、U、Pb等元素矿床也有较成功的实例。海底的中子活化分析可实现在海底300m一次分析Se、In、Hf、Co、Be等20多种元素。

2.寻找非金属矿床

磷钙土的放射性异常是很容易发现的。在进行岩石放射性研究的早期阶段，就已经知道磷钙土的放射性强度高。磷钙土所富集的放射性元素仅铀一种，铀容易被磷酸盐和有机物质所吸附。U与P₃O₅的相关系数为0.80～0.96。对于磷钙土的矿床和矿点来说，不管是原生的，还是次生的，放射性元素的分布规律性是：铀含量高，钍和钾含量低。在不同矿床的磷钙土中，铀含量的变化范围很大，平均为(5～7)×10^-6至(50～75)×10^-6或更高。钍含量则很恒定，变化范围很窄(1～3)×10^-6。因比铀钍比值大于1是一个很好的找矿标志，它对隐伏的磷钙土矿床也适用。由于矿田是覆盖的，所以钾含量的变化很小。利用这个特征可能通过地面或航空γ能谱测量普查磷钙土矿床。

钾盐的寻找可直接使用放射性方法，如航空γ能谱测量、地面γ能谱测量，通过⁴⁰K放射性元素的测量或放射性元素含量比值，可进行盆地钾盐资源的勘探。

再如金刚石、萤石矿可利用天然放射性方法，现场中子活化分析、X荧光测量方法进行勘探。

3.勘探油气等能源

应用放射性测量方法普查石油和天然气的工作包括测量地面或近地面的α或γ辐射，圈定可能存在的油气田的界线。通常用航空和汽车γ能谱仪进行γ射线测量，或测量土壤中的氡气及子体的α辐射。放射性勘探方法可勘查天然气与石油资源是因为在油气的存储过程中，放射性元素发生迁移和再富集，形成独特的储油构造上的放射性异常，在油田范围的地面，可观测到偏低的放射性异常场，而在油田的边界上则异常场值往往比本底值高。国外的研究者们认为，在油田上的这种放射性异常分布是与在地层中存在的石油和天然气密切相关的，由此可利用这一特征进行油资源的远景预测。

煤系地层与沉积环境与放射性元素的富集密切相关，所以利用放射性γ测井能有效地确定煤层，是煤矿开采常用方法。

地下水与构造裂隙有关，而构造裂隙处由于放射性元素的富集而形成放射性偏高场，故可用γ法和α法探测地下水的存在，包括地下构造水和地热水。

地热资源的勘探也可利用放射性勘探方法。

4.地震预报

氡气、氦气和铀同位素比值法等预报中近期地震是比较有效的方法，并在许多地震预报中取得了较好的效果。

5.环境监测与评价

主要可进行区域环境辐射监测、矿山氡的危害测量、核辐射污染应急监测、环境样品的放射性测量等。如可进行天然环境氡气的监测、天然γ本底辐射监测，尤其在居室、宾馆、幼儿园、学校、影剧院、大会堂等人群众多的空间内监测氡气浓度是否超标；工业、农业、居民的垃圾和矿业的废弃物的放射性核素的监测，尤其是煤渣中放射性核素是否超标；建筑材料中放射性核素的监测；利用中子活化分析或室内X荧光分析对环境中砷、汞、铅、锑等有害元素的监测；应用便携式荧光仪还可以进行原位监测，圈出污染源。

6.在基础地质上的应用

通过γ能谱测量和氡气测量，进行地质填图，研究构造、地壳现代地质动力以及研究岩浆岩、沉积岩的生成条件和演化过程，探讨成矿特点和矿床成因等。

7.在工程地质和灾害地质中的应用

放射性勘探可用于断层及城市活断层探查，滑坡和泥石流的监测，采空塌陷区、地裂缝、地下溶洞的探测，公路质量的无损检测等。

8.在工业上的应用

在化工、冶炼、发电、水泥、造纸等许多行业中得到广泛应用。而核辐射探测器的发展使仪表轻便、小型化、测量灵敏度高、准确性高，从而为在线监测和质量监控等方面提供了有力的保障。如：①水泥生产线对水泥成分和水分在线分析、质量监控(荧光分析仪和水分计)；②薄膜材料、有机薄膜、塑料等厚度均匀性质量监控和自动喷漆的在线测厚(背散射测厚)；③较厚的钢板、无缝钢管等在线的测厚监控(γ射线透射测厚仪)，以及料位高度、罐装的自动监测控制(料位计)等，这些核仪表都少不了核辐射探测器。它也是核技术的一种应用。

9.在农业上的应用

利用含水不同导致γ计数率不同来测量湿度，用于土壤湿度的测量。

总而言之，放射性勘探的应用领域已从地球科学扩大到环境科学、材料科学，并取得明显的效果，受到人们新的关注。

H. 放射性勘探的α 硅探测器法

用硅半来导体探测器记录地壳内源放射性元素衰变时所放出的α 粒子。其找矿原理大致与α 径迹测量相似。探测器埋在土壤中，累计的α 粒子数也主要是氡及其子体放出的。但埋的时间较短，为数天或数小时，甚至更短。故能及时取得结果并进行现场评价。其探测深度原则上应与α 径迹测量差不多。因计数时间短，受气候变化的影响仍然较大。
近年来，还出现了人工热释光测量，α 卡、氡管法等多种射气测量技术,它们大都采用了累积测量原理,探测深度较大。

I. 放射性勘探方法的选择及数据处理原则

油气田上方形成的放射性异常具有两个特点：其一，幅度微弱，异常值略低于背景值约10%。其二，异常性质复杂，有用信息难以识别。因此，用于解决油气普查任务时，应采用高灵敏度、高精度、多参数的放射性方法。目前主要包括：航空及地面γ能谱测量、地面α杯法等。前者能提供：γ总量计数，铀、钍、钾含量及U/Th，U/K，Th/K，七个参数。后者能获得总量Rn、²²²Rn、²²⁰Rn的浓度及²²²Rn/²²⁰Rn四个数据。此外土壤样品的Ra量测量及²¹⁰Po测量，也可帮助分析异常成因。

油气田上方的放射性异常不仅幅度弱，而且受岩性、气候、地下水埋深等因素的影响，导致大量有用信息被掩盖。因而，必须利用计算机对数据进行处理，并完成成果成像及人机交互解释工作。

目前数据处理工作包括两个主要部分：预处理及异常分离、识别。

(一)数据的预处理

对于航空γ能谱测量而言，测量工作受到不同飞行架次、不同飞行高度的影响，而地面γ能谱测量受到不同类型仪器、同一类型仪器的不同台次、测量时间长短的影响。所有放射性测量都受到地表岩性、盖层薄厚、气候条件、地下水面高低的影响等，导致测量结果在不同本底上变化；另外，由于异常微弱，放射性统计涨落的影响将更加明显。

数据的预处理包括：数据滤波，数据归一化处理，干扰因素校正等内容。

(二)异常分离及识别

放射性测量通常采用相对比较法工作。找油气工作中，先在相同类型的已知油气田上开展试验工作，提取若干特征数理统计量，例如：异常的幅度、出现频率等，作为异常分离参数。在未知地区，利用该类参数，对经过预处理的数据进行数据分类。

放射性勘探提供了多种参数，因而采用综合评判方法，并对不同的参数给予不同的权，从而可以预测出产油区。

J. 放射性勘探方法用于地质填图的依据

前述岩石和土壤中的放射性元素一般规律，使我们知道：

1)酸性岩浆岩的放射性元素含量最高，基性和超基性的最低。随着SiO₂含量的上升岩浆岩的放射性增高，玄武岩的放射性最低，花岗岩类的最高。

2)沉积岩的放射性总是比酸性岩浆岩的要低，沉积岩中放射性强度最低的为纯化学沉积、煤、纯石英砂和硅质结核沉积。放射性最高的为泥质页岩和黏土。泥灰岩、石英-长石砂岩和粉砂岩具有中等放射性。

3)随着钾含量的增高，岩浆岩、变质岩和沉积岩的放射性作规律性增强。因此，可以根据钾含量的偏高来区分钾质花岗岩类、钾含量增高的熔岩和钾盐。

4)不同岩浆岩正常放射性的变化规律在一定程度上反映了构造旋回的发展。从旋回发展的最初阶段至最后阶段，岩浆岩的放射性依次递增。因此，岩浆旋回早期形成的基性和超基性岩石——辉长岩、辉绿岩、纯橄榄岩、辉岩和橄榄岩等，具有最低的放射性。在这组岩石中，基性和超基性岩浆的酸性和中性富钠分异物以及碱性岩——二长岩、正长岩和霞石正长岩的放射性较高。岩浆旋回中期阶段的花岗岩——白岗岩、淡色花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩比早期生成的岩石所具的平均放射性要高。旋回最终阶段岩浆岩(各种近地表的小侵入体)的放射性最高。

5)在巨大的花岗岩类侵入体中，放射性分布有如下的规律性；

①在造山运动所形成的对称花岗岩体中，自外围至中央，自上而下放射性作规律性的降低。因此，同一个岩体的不同岩相在放射性方面有着明显的区别。②在侵入于背斜构造内的不对称花岗岩体中，拱顶和陡倾翼的放射性较高。③穿插于花岗岩中的伟晶岩脉具有较高的放射性，细晶岩的放射性较低。④即使岩体与碳酸盐岩接触，基性成分增加至花岗闪长岩和闪长岩时，岩体边缘相的放射性仍然比中央相的高。因此早期相的闪长岩很容易同边缘相的区分开来。⑤不同年龄的花岗岩类侵入体具有不同的放射性。在其他条件相同时，岩体的年代愈新，放射性愈强。

6)在某些岩浆期后的热液蚀变带和次生蚀变带(花岗岩的钠长石化带和云英岩化带、碱性杂岩中的碳酸盐—钙交代带)中，由于放射性元素的再分布和携入，使岩石的放射性增高。有时甚至蛇纹岩的放射性也会偏高。

7)当沉积岩产生碳酸盐化、黄铁矿化、硅化、白云岩化和石膏化时，放射性通常明显下降。

8)来源于花岗岩的沉积岩——花岗质砂岩、长石砂岩和冲积碎屑岩等具有增高的放射性。

9)富含磷、铁和铝的氢氧化物、有机物的沉积岩和沉积变质岩(磷块岩、褐铁矿、铝土矿、碳质页岩、碳质-泥质和碳质-石墨页岩)具有较高的放射性。

10)构造破碎带的放射性元素含量有可能增高，故其放射性也增强。构造破碎带的岩石疏松，射气能力增强，因此即使在放射性含素含量正常的地方也有可能产生射气异常。目前已发现氡及子体的迁移可能超过几百米，因此测定土壤中的氡及其子体能提供研究浮土覆盖区构造的重要数据。

11)表土的放射性对地质填图有重大影响，土壤的放射性是一个极为重要的参数。据俄罗斯的部分统计资料表明：铀、钍、钾的平均含量自原始的灰色土和灰褐色土至生草灰化土、沼泽土呈逐渐下降的趋势。

综上所述，铀、钍、钾的含量在不同岩层、不同岩体中是存在差异的，根据放射性元素分布的上述特点，借助各类放射性方法就能测定出这种差异，可以划分不同的岩性。