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國家海洋局海底科學重點實驗室成立于1997年，是國家海洋局首批設立的重點實驗室之一。依托單位為國家海洋局第二海洋研究所，現任實驗室學術委員會主任劉光鼎院士，實驗室名譽主任金翔龍院士，實驗室主任初鳳友研究員。

實驗室圍繞國家海洋權益、海底資源和深海探測技術等國家需求，面向國際競爭以應用基礎研究為重點開展創新性研究，揭示海底的基本特征、變化規律與動力過程，重點突破海底演變機制及其對資源環境控制的關鍵科學問題，發展海底科學的學科理論體系及深海高新技術，為國家宏觀決策提供科學依據，成為海底科學合作研究與交流的窗口和載體。實驗室固定人員60人，其中，博士生導師8人，碩士生導師20人；博士32人，研究員23人。1人入選浙江省特級專家，6人入選浙江省“151人才工程”和國家海洋局“雙百人才”。6人在國際學術組織任職，11人在國內學術組織擔任職務。在劉光鼎、金翔龍、歐陽自遠、秦蘊珊等院士為首的學術委員會指導下，實驗室形成是一支中青年為主、規模適當、年齡結構和專業結構合理的高素質科研隊伍，研究區域涵蓋中國邊緣海、太平洋、印度洋、大西洋和南北極，主持完成了多項高水平、綜合性的國家重大專項，為我國海底科學的發展做出了重要貢獻。16年來，實驗室承擔包括973項目、863項目、國家自然科學基金、行業公益性專項和國家海洋專項等共計200余項；發表學術論文500余篇，出版專著10余部，論文集6部，申請專利和軟件登記證書20余項，編制海洋調查規范（國家標準）和基礎地質地球物理圖集多部，研制開發海底探測設備20余套。實驗室現擁有國際先進的海底勘測與測試研究設備，具備海底地形地貌、綜合地球物理、海底地震、綜合地質、底質環境和海底資源的自主調查能力，建有巖礦分析、沉積分析、同位素分析、技術研發、底質聲學和綜合地球物理解譯等6個專業實驗室，形成巖礦分析、同位素分析、原位沉積學分析和綜合地球物理解譯等內業分析特色。