海底热液活动是地壳活动在海底反映出来的现象，分布在地壳张裂或薄弱的地方。由于新生的大洋地壳温度较高，海水沿裂隙下渗，在地壳深部加热升温，溶解了周围岩石中多种金属元素后，又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。由于矿液与海水成分及温度的差异，形成浓密的黑烟，冷却后在海底及其浅部通道内沉淀形成由磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜—铁硫化物组成的硫化物颗粒。这些海底硫化物堆积形成直立的柱状圆丘，称为“黑烟囱”。白烟囱形成的机制与黑烟囱相同，烟囱体主要由碳酸盐矿物构成。
自1977年人类首次在东太平洋海隆的加拉帕戈斯群岛海域发现海底热液区以来的30多年时间里，世界各国在大洋中脊仅发现了160多个热液区。执行我国第20航次大洋科考任务的“大洋一号”船共发现了11个海底热液区和4个热液异常区，远远超过了我国“十一五”多金属硫化物调查的预期目标，并成功抓获海底“黑白烟囱”样品。
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