6. Взаимодействие радиоактивного поля с веществом горной породы, его зависимость от пористости и плотности породы.

Естественная радиоактивность — самопроизвольное превращение одного изотопа в другой называется радиоактивным распадом. Процесс радиоактивного распада сопровождается   и излучением. Все виды радиоактивных ( ) излучений, попадая в материальную среду, испытывают в той или иной мере поглощение. Наибольшему ослаблению подвержены  -лучи, обладающие большой ионизирующей способностью. Поток  -лучей почти полностью поглощается даже листом бумаги или слоем пород толщиной в несколько микронов. Поток  -лучей обладает большей проникающей способностью и полностью поглощается слоем алюминия толщиной до 8 мм или слоем породы в несколько миллиметров. Гамма-излучение представляет собой высокочастотное коротковолновое электромагнитное излучение, граничащее с жестким рентгеновским. Оно возникает в результате ядерных процессов, и рассматривается как поток дискретных частиц  -квантов;.  -лучи не отклоняются ни в электрическом, ни в магнитном полях.  Благодаря своей высокой проникающей способности  -излучение имеет практическое значение при исследовании разрезов скважин. ( -лучи полностью поглощаются лишь слоем пород толщиной около 1 м) С течением времени естественная радиоактивность горной породы уменьшается. При этом число ядер для радиоактивного элемента, распавшихся за бесконечно малый промежуток времени dt, пропорционально количеству ядер n, не распавшихся к моменту времени t , коэффициент пропорциональности, характеризующий вероятность распада в единицу времени и называемый постоянной распада. 

Радиоактивность пород в основном связана с содержанием в них таких радиоактивных элементов, как уран, торий, продуктов их распада, изотопа калия  К. В литосфере известно более 200 минералов, в состав которых входят уран, торий, радий и калий. Среди изверженных кислые магматических пород наибольшей радиоактивностью обладают кислые (граниты, кварцевые диориты, кварцевые порфириты, липариты и др.), обладают наибольшей радиоактивностью, а ультра-основные (пироксениты, перидотиты, оливиниты и др.) (группа перидотитов и пироксенитов). Радиоактивность осадочных горных пород зависит от радиоактивностей их твердой, жидкой и газообразной фаз, от количественного содержания этих фаз, и в общем случае определяется:   где   — удельная радиоактивность i-го компонента твердой фазы;   — объемное содержание i-го компонента в твердой фазе;   — удельная радиоактивность , флюидов, насыщающих поровое пространство;  — коэффициент пористости. В большинстве случаев пластовые воды и нефти характеризуются незначительной радиоактивностью, а у природных углеводородных газов она практически равна нулю. Исключение составляют лишь пластовые воды, обогащенные солями радия и калия. Радиоактивность твердой фазы пород обусловлена наличием в ее составе урановых, ториевых и калиевых минералов (уранинит, торит, бреггерит, калийные соли) , и минералов (циркон, сфен, ксенотим, монацит, полевые шпаты, слюды, глауконит, глинистые минералы и др.), содержащих адсорбированные радиоактивные элементы. В осадочных горных породах наибольшей радиоактивностью обладают глинистые породы, за счёт содержания в ней большого количества изотопа К⁴⁰. Обычно глинистая составляющая твердой фазы осадочных горных пород обладает значительно большей удельной радиоактивностью q_гл, чем ее собственно твердая фаза (скелетная часть). Если радиоактивность твердой фазы q_м постоянна, ее плотность  _м =  _гл, а q_ж = 0, то радиоактивность горной породы определится как

Для ядер тяжёлых элементов, составляющих плотные горные породы (например магматические), существует зависимость коэффициента поглощения от порядкового номера элемента Z. Изучение энергетического спектра гамма -излучения, прошедшего через образец такой плотной породы позволяет определять содержание в ней ядер тяжёлых элементов.