海洋中的各種鹽類幾乎完全解離，這使海水含有大量離子而成為導體。M.法拉第早在1832年就指出：在地磁場中流動的海水，就象在磁場中運動的金屬導體一樣，也會產生感應電動勢。他在泰晤士河做過實驗，但沒有得到預期的結果；但他指出，在英吉利海峽必定能測出。1851年，C.渥拉斯頓在橫過英吉利海峽的海底電纜上，檢測到和海水潮汐周期相同的電位變化，才證實了法拉第的預言，由此人們開始了對海洋中的電磁現象的研究。
隨著電磁波中的超長波用於對潛艇通訊，和極長波用於對大洋深處核潛艇通訊的要求，各國相繼開始研究海水的電磁特性和電磁波在海洋中的傳播規律。19世紀70年代以來，已經開始將電磁波中的極長波用於探測研究海底巖石圈的地質構造和探礦。海洋中海天然電磁場和海水在地磁場中運動時產生的感應電磁場，都會對水下通訊和地質探製造成幹擾，這又促使人們對海洋中的天然磁場和感應電磁場進行更細緻深入的研究。
現代海洋電磁法的研究始於20世紀60年代，經過數十年的發展，它已成為一種新的地球物理探測技術。1998年由國家863計劃立項研究「海底大地電磁探測技術」，並先後在臺灣海峽和南海，黃海海域開展了海底大地電磁測深試驗，結束了我國海洋地球物理缺少海洋電磁勘查方法的歷史。隨後又經過多年的研究和試驗，已逐步形成了我國的「海底電磁探測技術」。
⒈海水的電磁參數
海水的電磁參數包括磁導率μ、電導率σ和介電常數ε。它們與海水的鹽度、溫度和電磁場的頻率有關。海水為非鐵磁性物質，通常採用真空的磁導率μ0=4π×10-7H/m作為海水的磁導率μ。海水總電導率σ為離子電導率和偶極電導率之和，通常用經驗公式計算海水的離子電導率，它表示為鹽度和溫度的函數，一般在3～5(Ω•m)-1，海水的偶極電導率與頻率有關。當頻率低於109赫、溫度為17°C時，標準海水的電導率為4.54～4.81(Ω•m)-1，是銅的10-7倍，玻璃的1012倍，而比一般湖水或河水大千倍以上。
海水的介電常數與鹽度、頻率和溫度的關係，還只有半經驗公式。海水介電常數理論是採用克勞休斯一莫索締一德拜介電常數理論公式，但和實驗結果相差甚遠。Lgradn和Dorsey分別建立了兩個經驗公式，但也只表示相對介電常數與溫度、密度的關係，並沒有包含頻率，只適用於低頻。對高頻還要加頻率改正。當頻率小於109赫、溫度為17°C時，標準海水的相對介電常數εr約為81.5。
⒉海洋電磁場
海洋電磁場包括天然電磁場和感生電磁場。天然電磁場主要是穿過海洋的地磁場，在兩極約為（6～7)×104nT，在赤道約為（3～4)×104nT。其日變值可達數十個nT，隨緯度和季節有所不同。一般在下午3時左右達到極值。季節變化約為15～30nT，年變化可達100nT，短周期0.2～600s變化約為百分之幾到幾個nT。
當波高為lm、周期9s或波高為0.5m、周期為3s時，感生磁場約為1nT。潮汐感生的磁場約為20～30nT。寬60km、最大厚度為300m、的半橢圓截面的海流，當流速為0.514m/s（1kn）地磁場垂直分量為4.8×104nT時，感生磁場約為37nT。由感生磁場可以算出感生電場。
海水與海底接觸處的電化學過程，海底的電場可達100μV/m，15～20m深處的浮遊植物和細菌集聚區，垂直方向的電勢變化可達4mV。
大氣電離層發生的各種動力學過程，包括來自太陽的等離子流和地球高空磁層，電離層的相互作用，不斷產生頻率範圍很寬的電磁波。其中周期為數分鐘以上的，能夠穿過海水達到海底，再穿過海底沉積層到達上地慢巖石圈，甚至更深處。
⒊電磁波在海水中的傳播
電磁波在海水中傳播時，電場產生傳導電流。電磁場能量通過電流轉化為熱能，致使電磁場的振幅減小，頻率愈低衰減愈慢傳播愈遠。電磁波的振幅衰減為原來的1/e時的傳播距離，稱為穿透深度D。由麥克斯韋方程組可得：其中f為電磁波的頻率，單位為赫。兆赫以上的電磁波在海水中的D小於25cm,海水對這種電磁波就成為很強的屏蔽層；而頻率低於10Hz/h的極低頻電磁波，在海水中的D可達5000m。這樣，海洋就成為完全可穿透的了。這種極低頻的電磁波，可用於陸地對大洋深處核潛艇通訊和海底地殼物理探礦，是海洋電磁學研究的一項主要內容。
海洋電磁場包括天然電磁場和感應電磁場兩大類。
天然電磁場海洋中主要的天然電磁場是地磁場，而佔據地磁場99%以上的主磁場，幾乎全部起因於地核。另外，地球大氣電離層中發生的各種動力學過程，包括來自太陽的等離子流和地球磁圈及電離層的相互作用，不斷產生頻率範圍很寬的電磁波。其中的周期為數分鐘以上的，能夠穿過海水而達到海底，再穿過海底沉積層，達到上地幔巖石圈甚至更深處。
感應電磁場海水和海底接觸處的電化學過程，巖石中的滲透過程，及海水在巖石中的擴散作用等物理作用和化學作用，在海洋中也能產生電場，其強度可達100μV/m。在浮遊植物和細菌的聚集區，也發現有生物電場。
海水的各種較大尺度的運動，如表面長波、內波、潮汐和海流等，都能感應出相應的電磁場。研究海水各種尺度運動所產生的感應電磁場，探求測量它們的方法，進而通過電磁測量來了解海水的各種運動，也是海洋電磁學研究的一個重要內容。
⒈在海洋水文測量中的應用
蘇聯學者認為，在大洋磁流體力學領域內進行理論和實驗研究，可以建立分析海流和波浪過程運動學的有效方法和手段。並可用於研究表面波和內波在沿岸楔和大陸架出口後的變形以及內波場和海流參數的統計特徵值。並認為在可建立潮汐發電站的地方，可以利用電磁法確定進水量及能量的估算。
自60年代以來許多學者對線性波動、內波海流等感生電磁場進行研究，給出解析解。我們用Languet-Higgins海浪模型，得出了感生電磁場的解析解，並利用海浪感生電磁場的磁場強度分量的時間序列，估計海浪的能譜和方向譜。
⒉在海洋電磁波通訊中的應用
陸地、艦艇和飛機與水下潛艇進行無線電通訊時，所用的電磁波中的超長波，波長在萬米以上（頻率低於30千赫），電磁波沿地球表面和高度為70～80公裡的電離層所構成的兩個同心反射層之間傳播，然後垂直透入海水。潛艇可在水面以下30米深處收到這種電磁波。要從陸地上和藏在大洋深處的核潛艇通訊，比較可靠的手段是極低頻電磁波（波長在百萬米以上）。實驗說明：潛航於120米深的核潛艇用300米長的拖曳接收天線，能順利地收到4600公裡遠的極長波指令。使用超長波和極長波對潛艇通訊，其優點是不受磁爆、核爆炸和太陽黑子的影響。缺點是發射天線太長，只能單向通訊。
⒊在海底電磁波地質勘探中的應用
裂隙中充滿海水的巖石和硫化礦物，都能使巖石的電導率增加2個量級以上，這可以用電磁波探測到，這可以用電磁波探測到，是一種有效的探測手段。海底巖石圈的電導率與它的物理化學性質、溫度和含水量等均有關係。根據海底附近的電磁測量，推斷海底以下的上地幔巖石圈的電磁性質，可用來研究海底巖石圈的結構、熱力學過程和海底巖基的運動及海底礦床的形成。該方法不斷發展，能解決其他海洋地質調查方法所不能解決的一系列海洋地質和地球物理問題。美國斯克裡普斯海洋研究所把發射源放在海底，用可在海底自由散布的接收器來測量電場。在19公裡範圍內測出0.25～2.25赫的極低頻信號，提供了海底30公裡深處的上地幔導電結構模型。對深部巖石圈性質的探測，尚無其他有效的手段，故海洋電磁學在這方面的研究就顯得更加重要了。
⒋水下小目標探測中的應用
不論在地球表面還是地球以外的直接觀測都表明地球的周圍存在著磁場，並且對於整個地球表面而言，磁場是不均勻的。正常地磁場在幾米範圍內可以認為是大小相等方向相同的均勻場，其梯度（空間二點的磁場差值）很小，約為5nT／km，如果在正常的地磁場內，有一鐵磁性物體存在，局部改變了地磁場的正常分布，就稱磁異常。磁法探測的特點是它能連續、快速地測量地磁場及其微小變化，可在較大磁梯度環境下正常工作，不受空氣、水、泥等介質的影響，能準確檢測出鐵磁物質所引起的磁異常。鐵磁體的磁場與距離立方成反比，鐵磁物體的存在進而引起的磁異常是決定磁性探測原理的基本條件。這種磁異常不受海水、泥砂等介質的屏蔽，對磁性探測呈現「透明」特性，使得磁法探測具有不同於聲、電及水下電視等設備鮮明特徵。海洋磁力測量的這一特點也為海底小目標的探測提供了機會。
⒌微波在海洋要素測量中的應用
海浪不同的波高和波長相當於海面具有不同的粗糙度，對微波能量的散射不同。用微波對海浪掃描，接收海浪對微波散射的能量，可以得出海浪波高和波長的統計分布。微波還可以探測海汙、海溫、海流、海霧、海冰和海風(通過海面的粗糙度)。海面水汽大、雲霧重、可見光和紅外遙感受限制，微波卻能穿透，具有全天候、全天時的優點，因而衛星微波遙感能同時測量全球海況，成為海洋遙感的主力。
海底天然氣水合物不僅是一種重要的能源，而且是影響海底陸坡穩定性和氣候變化的重要因素。在海底天然氣水合物探測中，地震學方法得到了廣泛應用。利用地震學方法探測水合物的關鍵是尋找似海底反射層（BSR），然而，許多蘊藏天然氣水合物的區域，由於水合物穩定區下部沒有自由氣體，地震學探測結果並沒有出現似海底反射層，且利用地震資料難以確定水合物層頂界和水合物穩定區內部的結構特徵。因此，在海底天然氣水合物探測中，地震學方法仍面臨許多挑戰。與地震勘探相比，海洋電磁法能夠方便地得到海底的導電性參數，可以為天然氣水合物研究提供重要的電性信息。國外已有研究表明，海洋電磁法能夠在水合物探測中取得較好的應用效果。
我國是一個海洋大國，海域的總面積約為陸地面積的三分之一，其中蘊藏有豐富的油氣資源。開發並利用這些資源對於解決我國的能源問題、發展國家經濟、提高國家綜合實力具有重要而深遠的意義。然而，在海洋油氣勘探方面，國內所用的方法目前仍然只限於三維地震勘探，而對於海洋可控源電磁法的研究尚處於起步階段，與國外相比存在著很大的差距。目前，二維模型正反演目前應用較普遍，隨著三維數據採集標準化,三維模型正反演將無疑成為常規處理的一部分。
近年來，人們也開始向三維方向進行研究。如為了測試海洋電磁法在我國天然氣水合物探測中的適用性，2012年4～5月在中國地質調查局「天然氣水合物資源勘查與試採工程」項目支持下，利用自主研發的海洋電磁探測儀器，在我國某海域開展了海洋電磁探測試驗，獲得了我國海洋可控源電磁探測的首批寶貴資料。
■本文依據網絡資料綜合編寫
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