20世纪60年代后，此项观测技术随着深海大洋调查的发展而应用起来。海洋发达国家率先在不同海底区（如大洋洋脊、岛弧、海沟、深海洋盆等），利用海底地震仪发现洋脊区的微地震活动规律和海沟区震源深度的分布特征（见海洋地震）。

海底地震仪（Ocean Bottom Seismographs，OBS）主体包括拾震器（又称传感器、地震检波器）、放大器、记录器、石英钟和电源等。仪器主体被密封在耐压容器中，放置海底进行全自动记录，借助浮标和系留系统或自动控制系统升浮而获取监测数据。

海底地震仪分为单分量和三分量两种。单分量地震仪记录垂直分量，频率范围为2～20赫，动态范围可达65分贝，石英钟精度为10^-6秒，功率为0.5瓦/小时，记录时间为30天。三分量地震仪，一般是由两个水平分量和一个垂直分量安置的单分量地震仪和一个水听器组成，前者在海底直接测量地震波的纵波（P波）和横波（S波），后者测量水中传播的地震波（P波）。海底地震仪投放、回收或观测采用三种方式：①锚定浮标式，用尼龙缆绳将地震仪与浮标连接起来，便于寻找回收（图1）。②自由下落自动升浮式，将海底地震仪同带有分离装置的锚连接好，投入海中后自由下落海底，预定的观测时间一过，仪器内的定时器或船上发出的信号指令使仪器与锚自动分离，升浮海面，打捞回收。③海底电缆式，用海底电缆把海底地震仪和陆上观测站连接起来进行半永久的观测，此法仅能用于离岸较近的浅海地区。

中巴考察队员在“实验3”号科考船上施放海底地震仪

中国OBS的研制和应用相对于其他国家较晚。自1993年起，中国通过对外合作方式在南海北部开展了多次OBS深地震剖面探测。进入21世纪，随着中国国产OBS研制成功，OBS调查进入快速发展阶段，相继在南海南部陆缘海盆，渤海和南黄海等海区开展了OBS深地震探测实验，取得了一批良好的数据资料。

由于海底地震活动频繁，一般采用多点的长期连续观测，深度可达6000米。中国“南海深海过程演变”项目中“海底天然地震台阵观测实验”，在南海中央海盆的黄岩—珍贝海山链的两侧布放了18台OBS（15台为英法合作生产的Goralp CMG-40T型，3台为自主研发的国产I-4C型），其中16台OBS的站位水深都＞4000米，最大水深为6000米。2013年4月再次出海科考进行回收（11台成功回收，未回收7台），从回收的11台OBS观测到的地震波形记录图谱进行挑选后发现，过半设备的数据质量良好，其中多半设备都记录到了六七次震级＞6.0的中强震。此外还发现地震记录和海洋活动之间存在很大的相关性。如观测时间与南海的台风季节重合，记录的很多台风信号可能会掩盖地震信号，但都可以用来揭示洋流活动的规律。

海底地震观测主要应用于：①研究大洋中脊、海盆、海沟等地区的地震活动和构造活动特点。②通过微震观测，监视大地震的发生，为地震预报和海底工程服务。③调查大陆—大洋过渡带的地壳结构，揭示板块俯冲作用的机理。④在海底进行大范围地震观测，有助于了解地球内部构造与结构。