将测量天然核辐射（即天然放射性）的方法称为“放射性物探”或“放射性勘探”或“放射性勘探方法”，而将测量人工核辐射的方法称为“核子地球物理勘探”或“人工放射性测量方法”。

核地球物理勘探起源于1896年发现的天然放射性现象。1923年，苏联彼得罗格勒矿业学院的《放射性测量》教程，第一次系统地将放射性测量方法引用到地球物理勘探领域。随着核武器（原子弹）和核能技术（核反应堆）的发展，放射性勘探方法得到发展、完善与创新，以满足铀矿资源勘探的迫切需求，并将该方法应用于非放射性矿产资源勘探。

中国核地球物理勘探开始于20世纪50年代，1956年在山西省太谷县成立了中国第一所铀矿地质学校——地质部太谷地质学校（现在的东华理工大学），设立物探系（即今东华理工大学地球物理与测控技术学院），开办了放射性地球物理勘探专业，1958年更名为二机部太谷地质专科学校（因保密需要，是四年制本科），并于1958年学校整体搬迁至江西省抚州市。1956年在原北京地质学院筹建放射性勘探专业，1958年在苏联专家指导下首批放射性地球物理勘探的研究生毕业，1959年建立放射性地球物理本科专业，并成立“三系”（该系于1965年整建制搬迁到原成都地质学院，即今成都理工大学核技术与自动化工程学院），1959年，秦馨菱在北京地质学院首次开设“放射性测量”课程，并出版《放射性测量》。

中国首次进行地面伽马测量是1954年地质部普查委员会，携带中科院近代物理所用盖革计数管组装的辐射仪，在辽宁省海城大身房村旧矿坑进行伽马测量寻找铀矿。1955年开始进口以盖革计数管为探测器的航空及地面伽马辐射仪，开始进入大面积普查找矿阶段，当年发现湖南大浦街和金银寨2个铀矿床，并且在矿床勘探中首次采用了自然伽马测井和辐射取样方法。20世纪60年代，上海电子仪器厂研制生产了伽马闪烁辐射仪，使探测灵敏度达到2×10^-6当量铀含量；70年代，该厂又研制生产了地面四道（总道、铀道、钍道和钾道）伽马能谱仪。20世纪80年代末，引进四道航空伽马能谱仪，探测灵敏度可达1.5×10^-6当量铀含量；核工业部在石家庄建立了航空放射性测量标准模型。20世纪90年代末，中国国土资源航空物探遥感中心对航空伽马能谱仪进行了技术改造，引进了GR820航空伽马测量系统。东华理工大学卢存恒、刘庆成等与核工业航测遥感中心合作研究，创立了场源互换、两源互换和介质互换等辐射场理论，为中国大型航空放射性测量仪器的校准奠定了基础，并出版了专著《空间场弹性变化及其应用》。成都理工大学从20世纪80年代以来，相继研制了CD型、IED型和XTG型等几种便携式多道伽马能谱仪和AGS-863型数字化航空伽马能谱仪。20世纪90年代末，中国地质大学（北京) 研制成功拖曳式海洋多道伽马能谱仪，并在渤海试验获得成功。

氡及其子体的测量始于20世纪50年代，初期主要使用从国外引进以电离室为探测器的静电计；60年代研制成功硫化锌闪烁探测器的测氡仪；70年代研制成功金硅面垒半导体探测器的测氡仪，通过刻度值可直接显示氡浓度值，广泛用于找矿和地震预报等领域。1974年北京第三研究所，以吴慧山为首推出了α径迹累积测氡（及其子体) 方法，极大地提高了探测灵敏度。在辽宁、广西等地发现了一批新的铀矿床（点）。20世纪70年代，许多学者相继提出了活性炭吸附测氡法，α卡法、钋-210法等多种累积测氡法，其中以成都理工大学贾文懿提出的静电α卡法，在寻找基岩裂隙地下水方面发挥了重要作用。20世纪90年代以来，东华理工大学张铀由、汤彬等建立了氡计量标准装置，创立了氡室氡浓度动态稳定的辐射测量模型，研建了“氡/钍”“一源多体”等氡室/钍射气室计量标准，制定了新的《测氡仪检定规程》，建立了核行业与社会公用氡计量标准；李树敏、杨亚新、刘庆成等独创了高压电晕放电氡子体采样方法；叶树林、周瑞等创立钋-218快速测量方法并研制了测量仪器。

在20世纪80年代以来，汤彬、陆玲等利用“平面辐射源”构建钻孔场的研究方法，创立了基于总量与能谱的铀矿定量测井正/反演理论、关键参数求解方法、多核素能谱解析算法等铀矿定量的完整理论，开发了五点式反褶积分层解析方法计量装置、专用型g测井仪，制定了中国首部《测井规范》，形成了具有自主知识产权的铀矿定量体系。

是核地球物理勘探的重要组成部分。人工放射性的产生主要有两种方法：①利用放射性同位素源或可控X射线发生器放出的X射线或伽马射线与物质相互作用，使之产生特征X射线，形成了能量色散X射线荧光分析方法。②采用放射性同位素中子源和中子发生器放出的中子流与物质相互作用，使之产生伽马射线和次生中子，形成了核测井方法。1955年国际原子能机构在日内瓦举办的第一次和平利用原子能国际会议上，法国萨克莱研究所的一个研究小组提出了采用放射性同位素源的X射线荧光分析技术的可能性。1964～1966年，由英国地质调查所、英国原子能局联合美国原子能委员会等共同协作，研制完成了携带式放射性同位素X射线荧光仪；1968年，报道了放射性同位素X射线荧光测井仪的探头成果。

中国最早开展能量色散X射线荧光分析试验的是原北京地质学院。1963年，章晔指导该系放射性地球物理专业应届毕业生应用放射性同位素对不同物质进行辐照，使之产生特征X射线，以钟罩形正比计数器测量特征X射线，验证了不同原子序数的物质与之相应所产生的特征X射线能量呈比例关系。1974年，原成都地质学院三系以程业勋、章晔为首科研组研制成功基于放射性同位素源的便携式能量色散X 射线荧光仪。1978年，章晔等研制成功X射线荧光测井仪。1998～1999年，成都理工大学葛良全等研制成功了基于电制冷Si-PIN半导体探测器和放射性同位素源的海底X射线荧光探测系统，采用拖曳的方法对海底沉积物进行原位多元素含量测定，对铜元素的分析检出限可达20百万分比浓度（ppm）。2000～2005年，葛良全等率先开发了基于电制冷Si-PIN半导体探测器的高灵敏度手提式X射线荧光仪，并且以微型X发生器替代了放射性同位素源，可同时测定10余种元素的含量，仪器检出限可达10百万分比浓度（ppm），仪器分析准确度与精确度基本满足中国地质普查二、三级异常点查证的技术要求。2010年，葛良全等研制成功了微束微区X射线荧光矿物探针，实现了矿物颗粒的显微成分分析，最小微区直径为25微米。

以中子源为激发源的人工放射性测量方法主要适用于测井，这是基于中子源辐射的安全考虑，核测井已成为石油和天然气勘探和开发阶段的支柱。固体矿产勘探中人工放射性测井仪主要采用伽马射线源，煤田勘探中测井仪采用伽马射线源和中子源，中国第一台伽马-中子-伽马测井仪是1958年北京仪器修造所研制成功的, 20世纪70年代改为闪烁探测器，80年代为了煤质划分的一致性，对伽马-中子-伽马测井进行了统一刻度，成为统一的密度测井仪。伽马-中子-伽马测井和声波测井相结合，在公路、水坝等工程中应用可求出4个模量（弹性模量、泊松比、切变模量、体积模量) 和抗压强度，效果显著。

核地球物理勘探按其测量方式可以分为：①测量天然放射性元素放出的射线。主要有伽马或伽马能谱测量（包括航空、地面、井下、海底），氡射气及其子体测量（包括瞬时和累积测量）等。②测量人工激发的次生放射性。主要有能量色散X射线荧光法（包括地面、井下、海底和微区测量），伽马-伽马测量法，中子或中子-伽马测量法（包括中子活化法、中子-中子法、中子-伽马、瞬发或缓发裂变中子法等），热释光法和裂变径迹法等。

是在地球介质上探测天然γ射线能量和强度（专用物理量为比释动能率）的核地球物理测量方法。测量一定能量阈值以上的天然伽马射线总强度的方法称为伽马总量测量；测量不同能量的天然伽马射线强度的方法称为伽马能谱测量，伽马能谱测量可以确定地质目标物中多种放射性元素的含量。将伽马总量测量仪和伽马能谱测量仪放置于飞机、地面、汽车、井下探管和海底探管等不同移动平台上，分别称为航空伽马或伽马能谱测量、地面伽马或伽马能谱测量、汽车伽马或伽马能谱测量、伽马或伽马能谱测井、海底伽马或伽马能谱测量。伽马和伽马能谱测量方法是矿产资源勘查和地质普查工作中应用最广泛的核地球物理勘探方法，它是寻找放射性铀矿体的直接找矿方法。

是在土壤、水体和大气中通过测量氡及其子体放出的阿尔法射线能量和强度（专用物理量为粒子注量率）来确定介质中氡气浓度的核地球物理测量方法。按氡及其子体采集时间的长短，可分为瞬时和累积氡测量方法两大类。瞬时氡测量方法主要有闪烁室测氡方法和RaA测氡法；累积氡测量方法主要有阿尔法径迹片、阿尔法卡、阿尔法杯和活性炭测氡法等。在铀矿勘查工作中，氡及其子体测量方法是寻找隐伏铀矿体的重要而有效的方法，也是寻找隐伏断裂和地下水（断裂或裂隙密集带也是地下水的储存场所）的有效方法，地下水中氡浓度是地震监测的重要指标。

用放射性同位素源或者X射线发生器放出的X（γ）射线照射地质目标物，使地质目标物的元素原子受激并放射出次级特征X射线，通过探测该特征X射线的能量与强度，对地质目标物中元素进行定性和定量测定的核地球物理测量方法。X射线荧光法的特点是仪器轻便（1千克左右），分析速度快（10秒或数十秒），可分析元素范围广（从原子序数11至92），可分析元素含量范围宽（从百万分之几至百分之几十）；测量对象可以是岩矿石原生露头、块状矿石、土壤、运动的矿浆、不同粒度的粉末样品、金属铸件和塑料制品等，直接对被测对象进行接触式或非接触式测量，实时提供分析结果。在矿产勘查阶段，X射线荧光测量方法可以在野外现场快速获取岩矿石、土壤、残坡积物、水系沉积物中成矿元素及其伴生元素的含量，现场发现成矿元素含量异常和矿化，并及时追踪异常；在矿山开采阶段，可以获得矿石品位数据，查明矿体分布情况，指导开采；在选矿阶段，可在线或离线快速提供矿产品中主要元素的含量，实现产品的质量控制。

用放射性同位素源放出的伽马射线同地质目标物发生相互作用，在目标物中产生次级散射伽马射线，通过探测次级散射伽马射线能量与强度，获知地质目标物的物理和化学参数的核地球物理测量方法。在矿产地质勘探和地质工程中，伽马——伽马测量方法主要用来测定地层介质的密度。

用放射性同位素中子源或中子发生器放出的快中子同地质目标物发生相互作用（主要是非弹性散射、弹性散射和俘获），在目标物中产生次级散射中子和次生γ射线，通过探测次级散射中子的时间与强度（专用物理量为粒子注量率）和次生γ射线的能量与强度，获知地质目标物的物理和化学参数的核地球物理测量方法。中子测量方法被广泛用于油田、煤田地质勘探与开采的测井工作中，是重要的核测井方法。中子-中子测井和中子-γ测井可划分多孔岩层、测定岩层孔隙度、鉴别气层或划分油、水、气界面；中子活化γ能谱测井可以测定井壁岩层中造岩元素的含量，又称为元素地球化学测井；在铀矿勘探和开采中，瞬发裂变中子测井和缓发裂变中子测井两种中子测量方法可直接测定井壁铀矿层的铀含量。

利用岩石或土壤中的天然晶体，如长石、石英、二氧化硅等矿物形成后在地下长时间受到天然核辐射照射后积累的热释光效应，通过测量地质体中目标矿物晶体热释光强度获得岩石或土壤中天然核辐射剂量分布和断定地质体年代的核地球物理测量方法。

核地球物理勘探的研究对象是地质体，是研究地质问题和矿产资源勘探的一种手段，属于地质资源与地质工程学科的一部分；它的理论基础是原子核物理学和原子物理学，在理学上属于物理学的范畴，在工学上属于核科学与技术；核辐射测量涉及核辐射探测器、电信号采集与处理，这与材料科学和电子工程关系密切；其工作方法是数据采集、数据处理和地质解释，这属于信息科学。核地球物理勘探是地质资源与地质工程、物理学、核科学与技术、信息科学、电子工程和材料科学等多学科交叉的边缘学科。这些学科的发展，都可能在某种程度上对核地球物理勘探产生影响。

核地球物理勘探方法是寻找放射性矿产的直接方法，也在非放射性矿产勘查、油气资源勘探与开发、工程与环境监测，以及基础地质研究中发挥重要作用。携带式伽马能谱仪和手提式X射线荧光仪是地质普查的必备仪器；核测井技术是油气、页岩气和煤田等资源勘探与开发的重要手段。