由于裂谷不断扩张,地幔的熔岩流出来,加热了沿裂缝下渗的海水；大量的矿物质和溶解盐类,也趁机溶进海水。在这些热的海水里面,含有丰富的铁、锰、锌和铅等多金属矿物,人们称它为热液矿床。海洋化学家对海底扩张感到兴趣是因为海水会与中洋脊顶端的热岩石反应。
在地壳形成期间,凝固的熔浆中产生裂缝使海水可渗透到热的、新形成的地壳中。当海水在高压下受热与岩石发生反应,则海水的化学组成就改变了。许多金属离子自岩石中溶蚀出来,使海水的成分大为改变,形成所谓的「热液」(hydrothermal fluid)。
这些含有金属离子的高温溶液自岩石的孔隙中流出,混入上面的海水中,溶液中主要的金属离子铁和锰,很快地沈淀于海水中,并沈积于孔隙附近,形成一种很特殊的泥状物「富含金属的沈积物」(metalliferous sediment)。这些沈淀物与陆地上富含金属的矿藏相似,在陆地上许多人们开采的重要矿床,是几百万年以前在海底经由同样的化学过程所形成的。
此外,由于海水及热岩石间发生反应,例如吸收镁形成绿泥石,使得数种溶在原来海水中的主要盐类(如:镁)的浓度,在热液中改变了。大约每一千万年所有的海水将穿过中洋脊的岩石一次,所以热液作用带给海洋的盐分差不多和河流一样重要。 。
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