铀矿石有土状、粉末状，也有块状、钟乳状、肾状等铀矿石。有些土状的铀矿石被称为铀黑，而块状的则被称为沥青铀矿。土状铀矿石无光泽，块状铀矿石具有沥青光泽。铀矿石是具有放射性的危险矿物。它们除了可以提取铀并用于核工业外，还可以从中提取到镭和其他稀有元素。

中国自20世纪50年代开展铀矿勘探，早期主要依据苏联技术开展γ测井工作。1978年中国开始自主建立铀矿γ测井体系，包括国产化的γ测井仪、放射性基准模型站等装备。1991年制定了用于中国铀矿勘探的首部《γ测井规范》，并在石家庄建立的放射性基准模型站提供了一系列γ测井模型，即γ测井标准模型井，依此获取γ测井仪及其他放射性测量仪器的刻度系数和相关参数。还为北方砂岩开展铀矿勘探工作，建造了含铀、钍、钾等放射性核素的数个新γ测井模型，并兼有中子测井标准模型井的部分功能。

依据自然环境中岩石所含的放射性元素的种类和数量不同，自然γ放射性水平也有差异，该差异主要决定于岩石中的铀（U系）、钍（Th系）、钾（K元素）的含量。不同种类的地质环境，放射性元素含量也有所不同，是寻找铀矿的地质基础。其中，①黏土岩中的分布大致规律为：在普通黏土岩中，钾和钍含量偏高，铀含量相对较低，统计分析表明，黏土岩中放射性核素的含量与沉积环境有关，平均铀含量约为6毫克/升；在还原环境中，铀含量会增高，如海相页岩中铀含量可达100毫克/升，且在富含有机物或硫化物的还原环境中，铀含量还会明显增高；铝土矿的平均铀含量为3～30毫克/升；膨润土的平均铀含量为1～20毫克/升；蒙脱石的平均铀含量为2～5毫克/升；高岭石的平均铀含量为1.5～3毫克/升；伊利石的平均铀含量为1.5毫克/升。②沉积岩中的铀含量分布大致规律为：在砂岩及碳酸盐岩中，随黏土矿物的增加，铀含量也增加，水流作用也可造成铀含量增高；四价铀（U⁴⁺）难溶于水，六价铀（U⁶⁺）易溶于水，铀含量与沉积环境及成岩后水流作用有关；四价铀氧化成六价铀，六价铀在还原环境条件下变成四价铀而沉淀；铀含量与生油黏土岩的有机碳含量也相关，或者与储集层水流作用有关。砂岩的平均铀含量为0.2×10^-6～0.6×10^-6；碳酸盐岩的平均铀含量为0.1×10^-6～0.9×10^-6。

按该法探测的射线类型，可分为探测γ射线的γ测井法和探测中子的中子测井法两大类。

①探测γ射线的γ测井法。采用井中辐射仪沿钻孔测量岩石和矿石天然铀或其他放射性元素放射的γ射线，研究γ照射量率（或γ能谱计数率）沿钻孔的分布规律，通过各个影响因素修正后，确定出钻孔穿过的放射性矿床位置和矿层厚度，并计算矿层和地层中的放射性元素含量。其中，铀矿勘探的γ测井法所探测γ射线能区和放射性平衡修正等方面有别于划分岩性的γ测井法。

②探测中子的中子测井法。包括瞬发裂变中子测井和缓发裂变中子测井两种方法。该法直接探测铀矿，是利用中子源发射快中子到地层中，该快中子被地层及钻孔介质慢化为热中子，热中子引发地层²³⁵U发生裂变反应，放射出裂变中子。其中，瞬发裂变中子测井法测量裂变反应过程中瞬时（约在10^-14秒内）放出的裂变中子，即瞬发裂变中子；缓发裂变中子测井法测量裂变反应结束后经过裂变产物的放射性衰变（约在十几分钟内）放出的裂变中子，即缓发裂变中子；依此研究这些裂变中子沿钻孔的分布规律，通过各个影响因素修正后，确定出钻孔穿过的铀矿床位置和矿层厚度，并计算矿层和地层中的铀含量。

铀矿放射性测井主要分为四类方法：①沿钻孔测量岩石和矿石在较高能区放出的总γ照射量率（或总计数率），该井中γ测量方法称为铀矿γ总量测井，俗称铀矿γ测井；②沿钻孔测量岩石和矿石在某几个γ能段（即特征γ峰能区）放出的γ照射量率（或计数率），该井中γ测量方法称为铀矿γ能谱测井；③沿钻孔测量脉冲中子源慢化而来的热中子引发²³⁵U裂变反应所产生的瞬发超热中子，该井中中子测量方法称为瞬发裂变中子测井；④沿钻孔测量中子源慢化而来的热中子引发²³⁵U裂变反应后的裂变产物（经过放射性衰变时）所产生的缓发热中子，该井中中子测量方法称为缓发裂变中子测井。