Trong đất đá tự nhiên có mặt các nguyên tố phóng xạ với các đặc trưng riêng biệt.[1] Bố trí quan sát thích hợp sẽ xác định được sự có mặt và phân bố của chúng.

• Kali trong đất đá tự nhiên ở vỏ Trái Đất có hàm lượng dao động từ 0,1 - 5%. Trong đá loại biotit mica muscovit... có hàm lượng cỡ 2,5%, còn trong muối mỏ kali như sylvit, carnallit,... thì trên 10%. Kali có một đồng vị phóng xạ 40K, chiếm 0,012% trong kali tự nhiên, có chu kỳ bán rã 1,25 tỷ năm và phân rã thành 40Ar (11,2%) bằng cách bắt điện tử và bằng bức xạ positron, cũng như phân rã thành đồng vị ổn định 40Ca (88,8%) bằng phân rã beta, phát tia gamma năng lượng đơn 1,46 MeV.
• Urani là nguyên tố phóng xạ. Urani trong đất đá tự nhiên có hàm lượng 1 - 10ppm, với 3 đồng vị là 238U (99,284%), 235U (0,711%), 234U (0,0058%). Chu kỳ bán rã của 238U là khoảng 4,47 tỉ năm và của 235U là 704 triệu năm, do đó nó được sử dụng để xác định tuổi của Trái Đất. Họ phân rã 238U có tổng cộng 18 nguyên tố và kết thúc ở đồng vị chì 206Pb.
• Thori là nguyên tố phóng xạ. Thori trong đất đá tự nhiên có hàm lượng 3 - 30ppm, chủ yếu là 232Th. Chu kỳ bán rã của 232Th là 14,05 tỉ năm. Họ phân rã 232Th có 12 nguyên tố và kết thúc ở đồng vị chì 208Pb.
• Radon là sản phẩm phân rã của Urani và Thori. Nó là chất khí, đọng lại trong đá hoặc thoát lên từ lòng đất sâu theo các khe hở của các đứt gãy còn đang hoạt động. Khi khai thác và sử dụng đá có hàm lượng phóng xạ cao như granite để làm nhà thì khí Radon thoát ra và có thể đọng lại trong nhà gây ung thư phổi.

Các phương pháp chiếu xạ thì thực hiện chiếu tia gamma, neutron vào đất đá, và đo bức xạ gamma từ các hạt nhân bị biến đổi. Vì lý do an toàn phóng xạ, chúng chỉ được thực hiện trong hố khoan.