海底に沈みこむ密度の高い水塊は、北大西洋と南極海という限られた海域で形成される。この海域で海水は風により冷却され、また海氷形成時に氷から排出される塩分で塩分濃度を増加させる。塩分の増加が海水の凍結温度を下げ、蜂の巣状の海氷の中でさらに冷却された塩水（ブライン）が形成されることで非常に重くなり、氷からゆっくり零れ落ちて海底に沈みこむ。これらの深層水塊は重いので、より軽い海水を押しのけて下るように沈み込んで極域の海盆を満たす。ちょうど陸上の渓谷や河川のように、低層水塊は海底の地形に沿って移動する。ノルウェー海では風による冷却が主な原因で沈み込んだ水塊北大西洋深層水（NADW）が海盆に広がり、グリーンランドやアイスランドやイギリス沖を繋げる深海のシル（海盆を分断する相対的に浅い海嶺）の裂け目を移動しながら、非常にゆっくりと大西洋の深海平原を南に向って流れている。北部大西洋でこのように沈み込んだ水塊は、ベーリング海峡が非常に浅く狭いため、太平洋に流れ出すことはない。一方南極海の北部、ウェッデル海の海氷の縁部では、風による冷却に加えブラインの排出が活発である。これにより形成された南極底層水（AABW）が沈み込み大西洋海盆に向かって北方へ流れ出すが、非常に重いので北大西洋深層水の下部に潜り込んでいる。この水塊は南極半島と南アメリカの最南端の間のドレーク海峡によって阻まれ、北大西洋深層水同様に太平洋へ流入することはない。
表層海流が風によって起こるということは、例えば池の表面に風によってさざなみが立つのを見ることで直感的に理解できる。したがって昔の海洋学者は、深海では風の影響が無いので完全に静止した世界であろうと考えていた。しかし現在の計測機器の発達により深海にも、潮汐による流れに加えて、表層よりかなり弱いながらも海流があるということがわかってきた。深層の流れを駆動するおもな原因は密度の違いと考えられていたが、近年の研究では風がおもな駆動力の起源という説が有力である 。海水の密度は全地球で一様ではなく、その違いは明瞭で不連続である。表層で形成される水塊の間には明瞭な境界が存在し、その性質を維持している。軽い水塊が重い水塊の上に乗るというように（木片や氷が水に浮くように）、形成された時の状態で決まる密度によって、重い方が潜り込み、軽い方が乗り上げるというような状態を示す。海水の密度は、温度と塩分と圧力によって決まる。冷たい海水、塩分の多い海水は、それぞれ温かい海水、塩分の少ない海水より高密度になる。水塊は最も安定した状態を保つため流動する。ただ注意が必要なのは、海洋に温度と塩分を与えるのが表面だけである点である（地熱の効果は小さい）。水槽に水を入れ表面の一部を温め他の表面の一部を冷やす実験では、定常な鉛直流は生じない。上層の温かい水と下層の冷たい水を混合するメカニズムが必要になる。この混合は潮汐や風の効果によって生じると考えられている。風は以上の混合の効果に加え、陸との相互作用やエクマン流で表面と中深層の海水交換を駆動する。エネルギーで見ると風が主な駆動力と考えられているが、密度効果や潮汐による混合を含めたそれぞれの寄与はよく分かっていない。そのため密度効果のみと誤解されうる熱塩循環という呼び方を避けた他の呼び方（上記参照）が多く使われるようになってきた。
サビニ人の都市ヌルシアで、騎士の家に生まれる。法学、修辞学を学び、紀元前105年のアラウシオの戦いと紀元前102年のアクアエ・セクスティアエの戦いで2度にわたりガリア人と戦う。キンブリ・テウトニ戦争やヒスパニアの討伐において現地通として活躍、軍人としての頭角を現す。護民官に立候補するが、ルキウス・コルネリウス・スッラの一派から妨害を受け、紀元前90年の同盟市戦争と以後の内乱（内乱の一世紀）ではガイウス・マリウスやルキウス・コルネリウス・キンナらの派閥に所属。ただし紀元前87年のローマ占拠におけるマリウスの恐怖政治やスッラ派粛清には反対している。紀元前83年に法務官（プラエトル）となるが、スッラ軍がローマへ侵攻したことで、海外拠点を求め属州のヒスパニアへ属州総督として赴任する。ヒスパニアでもスッラ派の討伐軍に追われたため、紀元前81年にアフリカのマウレタニアに逃れる。マウレタニアで王族内紛に関与したことで勢力を得て、翌年ルシタニア人の招きを受けヒスパニアに凱旋。海軍力により勢力を挽回すると、以後はヒスパニア先住民の要求を理解して現地諸部族の支持を得て、一方で学校を築き子弟にローマ風の教育を行うなど、その軍事的・政治的手腕とローマ文化の普及政策によって、紀元前80年から紀元前77年頃にはイベリア半島のほぼ全域を掌握した。この間はキリキアの海賊勢力やマウレタニア、またポントス王のミトリダテス6世とも連携し、ゲリラ戦術を駆使してスッラ派から送り込まれる将軍を次々と破った。さらにスッラの独裁から逃れてくる民衆派のローマ人を受け入れて対抗元老院を作り、ローマの正当な政府を継承していることを主張した。セルトリウスの反乱は共和政ローマそのものに対する反乱ではなく、非合法なスッラ政権に対する蜂起というものであり、これにより反スッラ派、マリウス派の広い支持を受けた。セルトリウスは常に白い小鹿を傍らに置き、ディアーナの加護があることを示して人心を得ていたという。このようにして約10年間、ヒスパニアからローマに対抗し続けた。しかし紀元前76年、ローマからの増援として、それまでのクィントゥス・カエキリウス・メテッルス・ピウスに加えてグナエウス・ポンペイウスが指揮官として着任すると次第に劣勢となり、紀元前74年に大敗を喫する。連敗を重ねることで求心力を失い、振る舞いに残酷さが増していったという。ついに紀元前72年、配下で重要な支持者であったはずのマルクス・ペルペルナに暗殺された。セルトリウスの死後、叛乱は急速に瓦解し、ポンペイウスの攻撃により壊滅。ヒスパニアはローマの支配に戻った。この一連の戦争をセルトリウス戦争（またはセルトリウスの反乱）と呼ぶ。