“熱液硫化物”（Volcanogenic massive sulphide ore deposits， 或作 VMS） 主要出現(xiàn)在2000米水深的大洋中脊和斷裂活動帶上，是海水侵入海底裂縫，受地殼深處熱源加熱，溶解地殼內(nèi)的多種金屬化合物，再從洋底噴出的煙霧狀的噴發(fā)物冷凝而成的，被形象地稱為：“黑煙囪”。
熱液硫化物是以下礦物之一大來源：銅、鋅、鉛、金與銀礦，且副產(chǎn)物（co- or by-products）有 鈷Co、錫Sn、Ba,、硫S、硒Se、 Mn、Cd、銦In、Bi、Te、鎵Ga 與鍺Ge。據(jù)初步估算，僅紅海中的熱液硫化物中就有鐵2400萬噸、銅106萬噸、鋅以及伴生的鉛、銀和金290萬噸。“熱液硫化物”是日益受到國際關(guān)注的海底礦藏。
這些億萬年前生長在海底的“黑煙囪”不僅能噴“金”吐“銀”、形成海底礦藏，具有良好的開發(fā)遠(yuǎn)景。而且很可能和生命起源有關(guān)，并具有巨大的生物醫(yī)藥價(jià)值。
英國科學(xué)家Revelle1952年第一次在論文中報(bào)道了包括沉積物熱傳導(dǎo)的整個大洋熱通量的測量結(jié)果，美國科學(xué)家Elder隨后在1965年認(rèn)為洋中脊熱通量測量只能通過洋殼和循環(huán)海水的對流冷卻來解釋。正是他們的開創(chuàng)工作使人們逐漸意識到海底熱液循環(huán)可以用于地球內(nèi)部熱量散失的解釋，而后逐步發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的證據(jù)。
最早的證據(jù)源于1948年“信天翁”號在紅海調(diào)查發(fā)現(xiàn)的海水溫度與鹽度異常，但這一異常沒有引起注意。到1963－1966年的印度洋調(diào)查，途經(jīng)紅海，再次觀測到海水的異常之后，這種現(xiàn)象才引起人們的重視。隨后，通過采水樣和沉積物樣，人們發(fā)現(xiàn)了含金屬懸浮顆粒的熱液和含金屬的沉積物。
1972—1973年間在大西洋洋中脊裂谷區(qū)發(fā)現(xiàn)近海底存在溫度異常后，1972年在TAG區(qū)又獲得了低溫?zé)嵋旱V物樣品———氧化錳結(jié)殼，給熱液提供了直接的證據(jù)。直到1977年著名的“阿爾文”號深潛器在東太平洋海隆－加拉帕哥斯洋脊區(qū)獲得了第一批高溫?zé)嵋簠^(qū)的資料后，人們才真正重新認(rèn)識到海底熱液活動的普遍性、特殊性和存在的重要科學(xué)價(jià)值。
海水從地殼裂隙滲入地下，遇到熔巖被加熱，熱水溶解了周圍巖層中的金、銀、銅、鐵、鋅、鉛等金屬后從地下噴出。這些金屬經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成硫化物沉積在附近的海底，形成幾千噸至上億噸的塊狀海底礦床。海底熱液活動還形成像煙囪一樣的奇特景觀。在“煙囪”周圍，生活著耐高溫高壓的生物群落，它們獨(dú)特的生物特征也有廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)時，發(fā)達(dá)國家都非常重視相關(guān)的研究。在紅海2000多米深的中央海槽里，當(dāng)初海洋科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了著名的“熱鹵水沉積物”，即熱液硫化物。
熱液硫化物在海底形成的"黑煙囪"噴出了熾熱溶液，這些溶液富含銅、鐵、硫、鋅，還有少量的鉛、銀、金、鈷等金屬和其他一些微量元素。當(dāng)這些熱液與4攝氏度的海水混合后，原來無色透明的溶液就成了黑色的金屬硫化物溶液。
這些物質(zhì)往上跑不了多高，就會像天女散花般地從煙柱頂端四散落下，沉積于煙囪的周圍，從而形成含量很高的礦物堆。這一過程歷經(jīng)的時間很短，一般來說，從一個"黑煙囪"開始噴發(fā)到最終"死亡",只要十幾年到幾十年，不過在這么短的時間里，它卻可以累積造礦近百噸。
與此相比，現(xiàn)在人類開采的石油、煤、鐵等礦產(chǎn)，則經(jīng)歷了更長的歷史，大多要若干萬年才能成礦。而"黑煙囪"通過化學(xué)作用來造礦，就大大地縮短了成礦的時間。而且這種礦，基本沒有土、石等雜質(zhì)，都是些含量很高的多種金屬的化合物，稍加分解處理，就可以利用。
科學(xué)家為我們描述了這樣一幅非常生動形象的"海底圖畫":全球大洋底長達(dá)4萬公里的大洋中脊首尾相接，其上不斷有濃密的黑煙（熱液）噴發(fā)，形成了無數(shù)的金屬硫化物"黑煙囪",然后它們又不斷地生長坍塌，形成了海底礦床；在海底火山口處有鈷結(jié)殼；廣袤的海底盆地也大量地分布著許多金屬結(jié)核。
科學(xué)家初步推斷，生活在熱液區(qū)的生物具有厭氧、運(yùn)動緩慢、運(yùn)動器官退化、體態(tài)比較柔軟、不能進(jìn)行光合作用、食物量少、食物鏈簡單、生物體多為透明有些甚至可以自己發(fā)光、視覺退化、觸覺或味覺會比較發(fā)達(dá)、生物體內(nèi)存在嗜熱酶等特性。
在這些熾熱的熱液硫化物形成的"黑煙囪"周圍活躍著一個嶄新的生物群落--熱水生物，比如長達(dá)三米而無消化器官，全靠硫細(xì)菌提供營養(yǎng)的蠕蟲，加上特殊的瓣鰓類、螃蟹之類，說明地球上不僅有人們所習(xí)慣的，在常溫和有光的環(huán)境下通過光合作用生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)"有光食物鏈",還存在著依靠地球內(nèi)源能量即地?zé)嶂С郑?a class="innerlink" title="深海" jquery1323759736275="49">深海黑暗和高溫高壓的環(huán)境下，通過化合作用生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)的“黑暗食物鏈”。從而構(gòu)成了繁榮的深海生物圈。換言之，因?yàn)樘幵诤Ｑ笊钐帲柟鉄o法照射到那里，它們不能依靠光合作用來合成生命物質(zhì)，只能通過自身的化學(xué)反應(yīng)類合成生命物質(zhì)來生存。
在這里，海水的水溫高達(dá)350攝氏度，生物生活在既無氧也無光的高溫高壓環(huán)境下，并依靠氧化大量有毒有害的硫化物獲得生命的能量。這種生存環(huán)境，很類似地球早期環(huán)境的極端高溫環(huán)境：熱泉水溫高達(dá)350攝氏度，周圍水溫為2攝氏度、水深兩三千米，缺氧，遍布還原性的有毒氣體和金屬離子。 一些生物基因組的研究也發(fā)現(xiàn)，這些生物非常原始，接近所有生命的共同祖先。為此科學(xué)界的一部分科學(xué)家有了新的看法：深海熱液可能就是生命起源地方。
另外，海底熱液周圍生物的多樣性和生物密度也可與熱帶雨林相媲美，目前新發(fā)現(xiàn)的生物種類已經(jīng)達(dá)到了10個門類500多個種屬。
目前已探知的海底熱液地區(qū)有：Mohna海嶺、南大西洋海嶺、卡爾斯伯格海嶺、巴布亞新幾內(nèi)亞的Ambitle島以及加拉帕戈斯群島。
前蘇聯(lián)在20世紀(jì)60年代中期開展研究。
美國
美國國家海洋大氣局制訂了1983~1988年的5年計(jì)劃，把處在美國200海里專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)的胡安德富卡海脊作為海底熱液礦床的重點(diǎn)研究和開發(fā)對象。1983年，美國海洋地質(zhì)專家們用"阿爾文森"號潛艇對東太平洋海隆上北緯10°~13°的海域進(jìn)行了調(diào)查。1984年夏天，又調(diào)查了胡安德富卡海脊。1988年，斯克里普斯海洋研究所又對東太平洋一塊新海域進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了24個熱液涌出口，并在一海山的南坡水深2440米~2620米處，發(fā)現(xiàn)一個南北長500米，東西寬200米的硫化礦物沉積層。此外，美國還與法國合作進(jìn)行海洋調(diào)查，并計(jì)劃合作開采海底熱液礦床。
日本
日本投資75億日元，建造了能下潛2000米的"深海2000"號深潛器，專門用于海底熱液礦物的調(diào)查。從1983年開始，日本的海洋地質(zhì)專家們對馬里亞納海槽、四國海盆等地的熱液礦床進(jìn)行調(diào)查。日本地質(zhì)調(diào)查所還執(zhí)行了一個新的5年計(jì)劃，對伊豆一小笠原島弧、四國海盆等處的熱液礦床進(jìn)行調(diào)查。日本海洋開發(fā)中心用7年時間，投資220億~230億日元，建造能下潛6000米的深潛器--"6500"號，用于海底熱液礦床的調(diào)查。與此同時，日本還積極研制從勘探到開采海底礦床的各種技術(shù)設(shè)備，計(jì)劃在2000年之前，開始商業(yè)性采礦和試生產(chǎn)。
加拿大
1985年初，加拿大多倫多大學(xué)的斯科特教授領(lǐng)導(dǎo)的一個調(diào)查隊(duì)乘"潘德拉2"號潛艇，對溫哥華島以西約200千米的海脊進(jìn)行了調(diào)查。他們共發(fā)現(xiàn)了17個海底熱液礦床沉積層，有3個沉積帶的寬度超過了150米，厚度超過了7米，據(jù)估計(jì)，其總量可能超過150萬噸。
中國
中國在1997年后，大洋協(xié)會組織“大洋一號”和廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局“海洋四號”進(jìn)行了9個航次的海底資源調(diào)查與科考。2008年8月23日、24日“大洋一號”科考船于在東太平洋海隆赤道附近發(fā)現(xiàn)兩處海底熱液活動區(qū)，這是世界上首次在東太平洋海隆赤道附近發(fā)現(xiàn)海底熱液活動區(qū)。2011年12月11日，"大洋一號"科考船返回青島。科考人員在此航次共發(fā)現(xiàn)了16處海底熱液區(qū)，幾乎等于中國之前已知海底熱液區(qū)的總和。
