在古代地质记录中，以火山岩为容矿岩石和以沉积岩为容矿岩石的硫化物矿床占有举足轻重地位，这两大类矿床的现代类比物已在现代海底大量发现（图1-2），它们通常形成于张裂或裂谷作用阶段，并随着张裂盆地的发育，形成各具特色的硫化物矿床，构成完整的成矿谱系。在100多个热水活动区中，至少有15个金属硫化物矿床与陆上矿床规模相当。146个已知的热水活动区和硫化物矿床，主要分布在4种不同的构造环境，即大洋中脊、弧后盆地、岛弧和弧前盆地（图1-2，表1-1）。这里，我们将海底硫化物矿床分为以火山岩和以沉积岩为容矿岩石的两大类矿床，按成矿地质背景对现有重要的海底硫化物矿床和热水活动区做一简单概述。
图1-2 不同构造环境中的热水活动区分布比例（Fouquet,1997）
1—弧后盆地；2—岛弧；3—弧前区；4—慢速扩张脊；5—快速扩张脊
（一）以火山岩为容矿岩石的硫化物矿床
1.洋脊环境
洋脊环境是目前世界海底发现热水活动和金属硫化物矿床最多和最重要的环境（表1-1）。按洋脊扩张速率，可分为快速扩张脊和慢速扩张脊。就热水区分布和矿床规模而言，快速扩张脊似乎比慢速扩张脊具有更大的成矿潜力（图1-2）。
（1）红海海渊热卤水和硫化物矿床：是大洋板块缓慢扩张（半速率约1cm/a）、大洋盆地初期阶段形成的典型矿床类型。海渊深达2000余米，产于转换断层附近平行火山喷发轴部地带的狭长盆地中。据估计，该矿床不含盐金属储量高达1亿吨，大于日本整个北鹿盆地黑矿矿床总储量（7000万吨）（Miller,1966;Degens,1969）。矿床主要为含金属沉积物，伴有硫化物、硫酸盐、氢氧化合物和碳酸盐及大量热卤水。此外，尚可见到块状硫化物烟囱（chimney）碎屑。其主要矿物组合为Fe蒙脱石、赤铁矿、硫化物（闪锌矿、白铁矿、黄铜矿、黄铁矿）、重晶石、石膏、磁铁矿和富Mn菱铁矿等。
（2）中大西洋脊20°N～60°N硫化物矿床：热水活动和硫化物矿床发生于慢速扩张（半速率为1.0～1.5cm/a）洋脊环境，形成于洋盆扩张的晚期阶段。热水活动区分布较广，南起15°N，北至60°N，绵延数千公里，但尤以26°N附近的TAG热水活动区最为强烈、最为典型。该区位于中大西洋底裂谷东翼5km处，热水活动带位于裂谷正断层与转换断层交汇处的火山中心西缘的深水（2000～3500m）盆地中，有3种热水成矿类型：①活动的高温硫化物丘堤，宽约250m，高达45m，估计金属储量达3～5百万吨；其矿石类型包括块状Cu-Fe硫化物，具峰窝状结构，黄铁矿-闪锌矿交生的块状Zn-Fe硫化物、块状Fe硫化物及黄灰色晶质烟囱碎屑，灰色粗粒硫酸盐（石膏）、碳酸盐（方解石）和铁氧化物及铁硫酸盐。主要硫化物组合为黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿和白铁矿；②停息的热水硫化物带，亦可鉴别出不活动的块状Cu-Fe硫化物、Zn-Fe硫化物、Fe硫化物、层状Mn结壳及Fe的氧化物和羟氧化物；③低温热水沉积带，在裂谷壁部断块上发育不连续氧化物-硅酸盐沉积（Rona,1980、1985a、b;Rona et al.,1982）。
（3）西Woodlark盆地硫化物矿床：形成于迅速扩张（半速率为2.7～6.0cm/a）的深水（2000～2300m）盆地环境，发育于洋盆扩张初期阶段。其扩张轴部延伸到张裂的大陆壳中。矿床分布于扩张轴地段破火山口内，与玄武质安山岩带有关。矿床由活动的Fe-Mn-Si氧化物沉积、重晶石-非晶硅-硫化物烟囱和Fe-Mn-Si丘堤及窒息的重晶石-非晶硅-硫化物组成（Binns et al.,1993;McConachy et al.,1986）。主要矿物包括重晶石、非晶硅、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、水钠锰矿和钡镁锰矿。
（4）东太平洋21°N～21°S硫化物矿床：形成于中快速扩张（半速率为2.1～3.0cm/a）的大洋中脊环境，发育于洋盆扩张的晚期阶段（Francheteau et al.,1983）。热水活动区断续分布于长达数千公里的东太平洋隆带上，但硫化物矿床规模一般较小，单个矿床矿石仅几千吨，矿床主要产于洋底扩张中轴附近的轴部地堑、断块或裂隙化的扩张边缘带以及地堑与海底高地交汇处。在深达2600m的轴部地堑盆地，出现块状硫化物丘堤和块状硫化物矿床。其顶部被众多烟囱覆盖，据观察，活动的和停息的烟囱多达80余个。其烟囱类型包括富Cu烟囱、富Zn烟囱和富Fe-Cu硫化物烟囱（Bacher et al,1985;Krasnov et al.,1992）。此外，在块状硫化物丘堤和烟囱上，尚发育外表蚀变带。
2.弧后扩张盆地环境
弧后扩张盆地沿西南太平洋展布，北起小笠原岛弧的Sumisu裂谷（弧后盆地），经Okinawa（冲绳）海槽、北Fiji盆地和Mariana（马里亚纳）海槽，向东南折向Manus盆地，抵达Lau盆地。其中，每一弧后扩张盆地拥有自身独特的发育历史，但它们均为中快速（半速率大于2cm/a）扩张产物。
（1）冲绳（Okinawa）海槽硫化物矿床：冲绳海槽是目前已知的唯一发育在厚达20km陆壳基底上的弧后扩张盆地，它是因菲律宾大洋板块向西俯冲而发育的琉球弧发生张裂的产物。因弧后盆地沿岛弧“热线”开裂，因此，该弧后扩张盆地实际上是一种“岛弧裂谷”作用产物。在此深约1200～1600m弧后盆地内，发育双峰岩石组合，由流纹质（英安质）岩石和玄武质岩石构成。沿弧后扩张带出现高热流异常（Kimura et al.,1988）。热水活动区和硫化物矿床形成于裂谷地堑内部的塌陷盆地中，发育于长英质火山岩系顶部。矿床特征十分类似于日本黑矿。矿床由下部硫化物丘堤和生长其上的硫化物-硫酸盐烟囱组成。硫化物丘堤以Zn-Pb-Cu为主，显示明显的矿物分带，顶部为重晶石矿石，下部为由闪锌矿和方铅矿组成的黑矿，底部为似黑矿，黄铜矿含量增多，但不足以形成“黄矿”（Halbach et al.,1989）。因此，认为Okinawa硫化物矿床可能处于黑矿型矿床的早期发育阶段。在硫化物丘堤之下的流纹质岩石，发生明显硅化，发育浸染状矿化，其特征类似于日本黑矿之“硅质矿”。硫化物-硫酸盐烟囱覆于硫化物丘堤之上，高达5m，其喷出的热水温度可高达320℃（Halbach et al.,1993）。烟囱碎屑构成碎屑状或角砾状矿石或矿层，分布于硫化物丘堤顶部及附近。尽管冲绳海槽矿床没有出现黑矿型矿床特征的硅质岩，但发育众多的硅质烟囱。
（2）马里亚纳（Mariana）海槽硫化物矿床：马里亚纳海槽亦是沿岛弧热线劈开而成的弧后扩张盆地，其东侧为Pagan岛弧，西侧为残留弧——西马亚里纳海脊（Hobart et al.,1983）。马里亚纳海槽因强烈扩张出现洋壳，发育典型的大洋中脊玄武岩而非双峰岩石组合。热水活动区和硫化物矿床发育于弧后盆地内沿扩张中轴发育的火山岩附近的裂隙系统和塌陷构造洼地内，水深达3600～3700m（Natland et al.,1982）。其矿化作用总体上类似于大洋中脊情况，以Cu-Zn矿化为主。热水活动区内，存在大量活动的和停息的热水喷口和烟囱。喷出热水高达287℃。烟囱矿物除硫化物外，尚出现大量非晶硅。硫化物主要由闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿及少许方铅矿组成。脉石矿物主要为重晶石和非晶硅（Leinen et al.,1987）。
冲绳海槽和马里亚纳海槽分别代表着弧后扩张盆地发育幼年期和成熟期阶段产物。介于两端元之间尚存在过渡类型，如Lau盆地，形成连续的多金属矿化谱系（Fouquet and Stackelberg et al.,1993）。
3.岛弧环境
岛弧环境的海底成矿作用仅见于西太平洋小笠原岛弧，矿化出现于岛弧海山上或海底火山口内（Urabe et al.,1987）。矿化主要为多金属矿化，在海底堆积物内可鉴别出少量重晶石、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和黄铜矿、斑铜矿等，见块状硫化物团块和脉状浸染状矿化角砾或团块（Urabe et al.,1990）。总体上矿化较弱，尚未发现具一定规模的矿床。
（二）以沉积岩为容矿岩石的硫化物矿床
（1）Escanaba海槽硫化物矿床：Escanaba海槽是Gorda洋脊南段缓慢（半速率为2.3cm/a）扩张形成的充填沉积物的中轴谷地。沉积物为半远洋沉积和浊流沉积，厚约300～1200m。谷底多平坦，但发育链形分布的沉积丘和直径数公里的火山穹丘或中心。环状沉积丘高达120m，可能是岩浆侵位和块断作用产物。热水活动区和块状硫化物则形成于沉积丘周围的环形凹陷内，其中块状硫化物矿床出露厚度至少100m，据估计，金属储量达几千万吨，系现代海底第二个最大的硫化物矿床（Zierenberg et al.,1993）。
硫化物矿床主要为磁黄铁矿矿床，伴有少量黄铜矿、闪锌矿、毒砂和白铁矿。局部出现富重晶石和多金属硫化物。富磁黄铁矿块状硫化物矿石，富含Zn、Pb、Ag、As、Sb和Sn。碎屑状硫化物矿石见于富磁黄铁矿矿石顶部，硫化物间断出现红褐色含金属泥，并被绿泥石化的半远洋沉积物和浊流泥、粉砂覆盖。此外，尚发育以硫酸盐为主的沉积物，包括产于硫化物丘堤之上的重晶石烟囱和在活动热水喷口附近的硫酸盐泉华。
（2）Middle Valley硫化物矿床：Middle Valley是Juan de Fuca海脊最北端中快速（半速率大于2㎝/a）扩张形成的长约50km的大洋裂谷。它亦由半远洋沉积物和浊积物充填。裂谷谷底总体平坦，但存在平行裂谷中轴断裂分布的若干沉积丘和小火山穹丘。谷底沉积序列厚度不等，从裂谷边缘的几米至谷底中心的几百米。沉积丘和熔岩穹丘之下存在洋中脊玄武岩及岩浆房。该区段出现明显的高热流异常（Devis et al.,1992）。热水活动区有两个，一个为块状硫化物区，矿床厚度超过95m，达超大型矿床规模（几千万吨），另一个为正在喷射高温（265℃）流体的热水区。
在块状硫化物矿区，块状硫化物矿体产出于宽400m、厚60m的沉积物丘中。碎屑硫化物矿层与蚀变的和未蚀变的半远洋沉积和浊流沉积互层产出，硫化物结构表明，硫化物丘堤是硫化物烟囱生长与塌落堆积并被热水流体渗滤的交代产物（Devis et al.,1987）。主要硫化物组合为磁黄铁矿、黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、黄铜矿及少许方铅矿。非金属组合主要为重晶石和非晶硅。
综上所述，现代海底热水成矿作用可产生于不同海底环境，但均与海底扩张作用和断陷活动密切相关。尽管不同构造环境的热水流体化学、热传输及矿化类型可能存在重要差异，但基本的热水作用过程是类似的，即具有类似的成矿三部曲：①由扩张中心及其附近岩浆热源驱动海水在海底下循环；②加热的海水与渗透性壳岩发生反应；③热水在海底排泄成矿。