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又稱水上鑽探。在江、河、湖、海上對水下地層進行地質鑽探，以取得水下工程地質勘察、水下基礎處理和固體礦產勘查資料的鑽探工程。可用於工程地質勘察、礦產資源勘探、基礎工程施工、水下礦產開採及科學考察等方面，已有50多年的發展歷程。
其施工方法與陸地鑽探大體相同，只是由於受施工水域的水深、離岸距、風浪、潮汐等自然條件影響，因而增加了設備和工藝的複雜性。首先要有一套固定或浮動於水面的平台或船隻作施工場地，還需設定從鑽機到水底孔口的特殊井口裝置作為鑽具入孔與泥漿循環的隔水通道，並防止水流和水位波動對鑽探工作的影響。在施工過程中，還要相應採用孔位量測、錨泊定位、升沉補償等一系列特殊工藝措施。選用沉沒式水底鑽機或柔桿電鑽等專用設備，對水域的風浪、沉浮、漂移等影響有較強的適應能力，有利於簡化水域施工工藝。
沿海岸線、島岸線、江河流域進行的港口、壩址、閘址、橋基等及其他大型水下工程建設、水域航道整治工程等，在建設前期都要作大量的工程地質鑽探工作。基址選定後,又要作大量的水下基礎施工鑽探,以加固水下基礎或建造露出水面的人工基礎。此外，海洋底部的固體礦產資源極為豐富，具有儲量大、品位高、分布區域集中和貴金屬含量多等特點。礦產一般分布規律（按水深）如下：江、河、湖、濱海固體礦產水深約10～30米，濱海砂礦水深約10～40米，錳或多金屬結核水深約2000～6000米，重金屬礦泥水深約2000～4000米。在大陸礦產資源日漸減少,日益枯竭的情況下,勘探海（洋）底固體礦產資源具有十分重要的意義。
水域地質鑽探的鑽探設備和工藝與陸地使用的基本相同，其他方面的特點有：①多藉助於能浮於水面的特殊鑽探設施和輔助設施，如小型鑽探船、自升式鑽探平台、浮動式鑽探平台等。它們與海洋油氣鑽探設施比較，具有體型小、輕便、移動性強、品種多等特點。②浮動鑽探設施必須具有在水上錨泊定位系統，錨泊一次要能完成至少一個或幾個鑽孔。③深海作業要用特殊設計的專用取樣設備。④絕大多數鑽孔都比較淺（10～30米），最深100～200米，這是與工程需要或大多數礦床沉積在海床表面這種特殊產狀所決定的。不同的水域鑽探設備適應的水深環境如下：小型鑽探平台，10～100米;小型水上單體、雙體鑽探船，10～100米;沉沒式海底取心鑽機；30～300米；柔桿鑽探設備，100～2500米；深海取樣器1000～6000米。
勘探與開發海洋固體礦產資源已引起全世界各國的重視。今後發展趨勢是：①研製新型多功能鑽探船、配備鑽探、取樣、分析、化驗、測試、衛星導航、自動定位等系統；②配合海上鑽探研製深潛器，深海柔桿鑽探設備和配套的自控設備；③積極開發開採海洋底部固體礦床的真空抽汲法和氣舉法等。
