水下重力测量

将重力仪安放在船上（动态）或经过密封后放置于海底（静态）进行观测,以确定海底地壳各种岩层质量分布的不均匀性.由于海底存在着具有不同密度的地层分界面,这种界面的起伏都会导致海面重力的变化.通过对各种重力异常的解释,其中包括对某些重力异常的分析与延拓,可以取得地球形状、地壳结构以及沉积岩层中某些界面的资料,进而解决大地构造、区域地质方面的任务,为寻找有用矿产提供依据.

水下磁力测量

利用拖曳于工作船后的质子旋进式磁力仪或磁力梯度仪,对海洋地区的地磁场强度作数据采集,进行海洋磁力观测.将观测值减去正常磁场值并作地磁日变校正后,即得磁异常.对磁异常的分析,有助于阐明区域地质特征,如断裂带的展布、火山岩体的位置等.详细磁力调查的结果,可用于海底地质填图和寻找铁磁性矿物.世界各大洋地区内的磁异常,都呈条带状分布于大洋中脊的两侧,这种条带状磁异常被看成是大洋地壳具有的特征,由此可以研究大洋盆地的形成和演化历史.

水下热流测量

利用海底不同深度上沉积物的温度差,测量海洋底的地温梯度值,并测量沉积物的热传导率,可以求得海底的地热流值.热流量的数值变化及其分布特征,直接反映出地球内部的热状态,为认识区域构造及其形成机制提供依据.地热流资料对于研究石油成熟度具有重要意义,直接关系到盆地含油气的评价.

水下地震测量

根据震源产生的形式分为天然地震和人工地震两大类.

水下地区的人工地震测量,是利用炸药或非炸药震源激发地震波,观测在不同波阻抗界面上反射,或在不同速度界面上折射的地震波.折射波法主要用来研究地壳深部界面和上地幔的结构,也称为深地震测深.它要求有强大的低频震源（例如使用大炸药量爆炸或使用大容积的空气枪激发）,在运动中依次产生地震波,而在相当的距离之外观测地壳深部界面上的折射波和广角反射波（动爆炸点法）.至于浅层折射,除利用声呐浮标获取沉积层中速度资料之外,现已很少使用.反射波法在近海油气勘探中获得广泛的应用.

现代水下地震勘探广泛采用组合空气枪作震源,用等浮组合电缆装置在水下接收地震波,通过数字地震仪将地震波记录于磁带上.这样不仅能够在观测船行进中实现快速和高效率的共深点反射的连续观测,而且能够使用电子计算机充分利用所获取的地震信息,精准地查明沉积岩不同层位的产状、构造及其岩性,以阐明沉积盆地及其中的局部构造和沉积环境,甚至给出烃类显示,为直接寻找油气提供依据.而根据反射地震波传播方案,采用高频频段观测的回声测深仪、地层剖面仪和侧扫声呐等,则是现代调查海底地形、地貌、浅层沉积物结构及其工程地质性质的重要手段.