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第一篇 核方法原理1

第一章 方法的理论基础1

1.1 预备知识1

1.2 放射性衰变及放射性核素2

一、衰变类型及衰变规律2

二、天然放射性核素5

三、人工放射性核素5

1.3 带电粒子与物质相互作用6

一、重带电粒子通过物质6

二、轻带电粒子通过物质8

1.4 电磁辐射与物质相互作用10

一、光电效应10

二、康普顿效应12

三、形成电子对效应13

四、相互作用的总吸收系数14

五、其它作用过程14

1.5 中子与物质相互作用16

一、中子与物质相互作用的一般特征16

二、弹性散射18

三、非弹性散射19

四、中子的倍增反应20

五、发射带电粒子的反应20

六、辐射俘获21

七、中子作用下的核裂变22

八、快中子在均匀介质中的慢化23

九、中子的热化24

十、热中子在均匀介质中的扩散24

十一、热中子的非稳恒扩散25

1.6 核辐射探测器26

一、电离室及气体正比计数管27

二、闪烁计数器28

三、半导体探测器28

四、其它类型探测器29

1.7 放射性测量中的数理统计学30

一、放射性测量中的统计分布及统计误差30

二、平均值31

三、元素的分析检出限32

四、测量数据的检验33

五、相关分析及回归分析35

1.8 放射性测量常用单位38

一、国际单位制（SI）确定的单位38

二、暂时保留且与国际单位制并用的单位39

第二章 天然放射性方法40

2.1 方法的物理及地质基础40

一、天然放射性系列及其射线谱40

二、放射性平衡42

三、应用天然放射性方法的地质前提43

2.2 γ方法47

一、方法的基本原理47

二、航空γ测量49

三、地面γ测量50

四、γ取样51

五、γ测井52

2.3 α方法53

一、氡在岩层中迁移的有关问题53

二、氡的瞬时测量53

三、α径迹测量54

四、钋-210法54

五、α卡法及α杯法54

2.4 其它方法56

一、活性炭测量56

二、热释光法57

第三章 X荧光方法58

3.1 方法原理58

一、X荧光的产生及特征X射线谱的结构58

二、莫塞莱定律59

三、X荧光的激发方式及激发源60

四、X荧光的探测及改善能量分辨特性的方案60

五、散射射线谱分布63

六、X荧光方法的基本公式63

七、基体效应64

3.2 X荧光测量65

一、仪器的探头结构66

二、工作方法简述67

三、基体效应校正68

3.3 X荧光测井69

一、钻孔测量条件及井液对X射线的影响70

二、X荧光测井仪探管的结构特点71

三、低能区（EK＜20keV）的X荧光测井72

四、中能区（20≤EK≤50 keV）的X荧光测井72

五、高能区（EK＞50keV）的X荧光测井74

3.4 X荧光取样74

3.5 X荧光分析中的新方法、新技术简介75

一、全反射X荧光分析（TRXF）75

二、晶体分光X射线谱仪的应用76

第四章 伽玛-伽玛方法77

4.1 方法的地质及物理基础77

一、岩石的密度77

二、有效原子序数77

三、伽玛射线通过物质时强度的变化规律80

四、伽玛射线通过物质时谱成分的变化80

4.2 密度γ-γ方法82

一、窄束γ射线吸收法82

二、宽束γ射线吸收法83

三、散射γ射线法83

4.3 选择γ-γ方法85

一、选择γ-γ方法85

二、微γ-γ测井87

第五章 γ共振方法89

5.1 方法的特点89

5.2 在矿物学和地球化学中的应用91

第六章 中子方法93

6.1 中子-中子方法93

6.2 中子-伽玛方法93

一、方法原理94

二、中子-伽玛分析94

三、中子-伽玛测井95

6.3 中子活化方法96

一、活化分析方程式96

二、中子源97

三、中子活化分析98

四、野外中子活化测量102

五、中子活化测井103

6.4 伽玛-中子方法104

一、野外光中子测铍104

二、伽玛-中子测井105

6.5 脉冲中子方法106

一、脉冲中子-中子测井107

二、脉冲中子-非弹性散射伽玛测井110

三、脉冲中子-伽玛测井111

四、脉冲中子活化测井112

五、瞬发及缓发中子测井112

第二篇 核方法在地学研究中的应用第七章 核方法在基础地质研究及地球化学研究工作中的应用114

7.1 地质填图中的应用114

一、应用核方法的依据114

二、核方法的选择115

三、应用放射性测量进行地质填图的实例115

7.2 测定稀有、稀土元素克拉克值119

一、克拉克值及其研究意义119

二、稀土元素克拉克值的变化120

三、中子活化分析方法是测定稀土微量元素克拉克值的一种最佳方法122

7.3 研究稀土元素的地球化学特征124

一、稀土元素地球化学的一般特征125

二、REE的数据表示法126

三、中子活化分析测定稀土元素含量127

四、稀土元素在地球化学研究中的应用128

7.4 研究热液型金-银矿化的特征129

7.5 研究铂族元素的地球化学特征133

第八章 核方法在水文地质及工程地质中的应用138

8.1 利用天然放射性找寻基岩地下水138

一、基本原理138

二、蓄水构造附近放射性异常的特征139

三、放射性方法的选择139

四、应用实例140

8.2 岩石和土壤湿度及密度的测定142

一、中子方法测水分142

二、γ法测密度144

8.3 工程地质及环境地质中的应用145

一、工程地质中的应用145

二、环境地质中的应用147

第九章 核方法在油气普查及勘探工作中的应用148

9.1 油气普查148

一、找油气机理的探讨148

二、核方法的选择及数据处理原则150

三、应用实例150

9.2 在地层对比及储集层特性研究中的应用152

一、划分岩性及地层对比152

二、储集层中粘土分布的研究及计算泥质含量155

三、油田开采中射孔层位的选择155

四、生油岩的评价156

9.3 岩层孔隙度的测定158

一、密度γ-γ测井测定孔隙度158

二、中子-中子测井测定孔隙度158

9.4 划分油、气、水界面159

一、划分气液界面159

二、划分油水界面160

第十章 核方法在固体可燃有机岩矿产地质工作中的应用162

10.1 方法应用的地球物理前提162

10.2 划分煤及油页岩层位163

10.3 确定煤层及油页岩层的厚度及结构165

10.4 确定煤及油页岩的灰分167

10.5 测定煤中的含硫量169

第十一章 核方法在金属及非金属矿产普查勘探中的应用171

11.1 黑色及有色金属矿床171

一、铁、钛、锰、铬矿床172

二、钨、钼矿床174

三、铜、镍矿床176

四、铅、锌矿床178

五、锡矿床179

六、锑、汞矿床180

七、铝土矿床181

11.2 稀有、稀土、分散及放射性金属矿产183

一、铌、钽、锆矿床183

二、铍矿床184

三、锂矿床185

四、放射性金属矿床186

11.3 贵金属矿产186

一、金、银矿床186

二、金伯利岩中的金刚石矿床192

11.4 非金属矿产193

一、硼矿床193

二、磷矿床195

三、萤石矿床198

四、钾盐矿床200

五、重晶石矿床203

附录一 元素的K吸收限和主要的K系特征X射线205

附录二 元素的L吸收限和主要的L系特征X射线208

附录三 中子活化分析核参数表（一）210

附录四 中子活化分析核参数表（二）211

附录五 中子-伽玛方法核参数表221

参考文献213