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海底热泉系统最显著的标志是一个类似烟囱一样的热水喷口——烟柱(a)，从烟柱中不断地喷涌出富含硫化氢的热水(b)。热泉喷口附近生存的生物多种多样，其中包括管蠕虫(c)、巨人蚌(d)、巨型蛤蜊(e)、深海蟹(f)以及视力已经退化的短尾蟹(g)
在一些存在地质活动的海床(如海底火山区、大洋扩张区)周围，会形成一些地热喷口。1977年，科学家在加拉帕戈斯群岛附近找到了个地热喷口。随后，数以百计的类似结构被一一探明位置。在中洋脊和其他一些地质活动频繁的地区，炽热的岩浆逐渐向海床表面涌动。在这些地区的海床上，海水会渗入地壳的裂缝中，直至最终被裂缝底部的岩石所阻挡。这些岩石与其下方的岩浆紧密接触，温度非常高。在海水下渗的过程中，裂缝中高浓度的硫化氢以及一些其他矿物质会大量进入水中。最终这些富含矿物质的海水会被裂缝底部的热岩石加热到约380℃。高温使水体积急剧膨胀并重新由裂缝中喷出，这一过程就形成了深海热泉。尽管水的正常沸点是100℃，但是深海热泉中喷出的水却因深海强大的水压而并没有沸腾。这是因为液体的沸点会随着压力的升高而升高，海底强大的水压使得水的沸点大大升高，以至在380℃的高温下仍能保持液态。
