地层中粘土矿物由很小的结晶颗粒组成，根据晶体结构可以分成几组粘土矿物。对石油工业有重要意义的粘土矿物主要有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石以及这些矿物组成的混层矿物，这些矿物属于含水层状硅酸盐，其主要构造单元为二维排列的硅氧四面体和二维排列的铝或镁-氧-氢八面体。在粘土矿物的结构单元层中，硅氧四面体中的Si4 可能被Al3 取代，八面体中的Al3 可能被Mg2 、Fe2 取代，此时结构单元层中就出现了负电荷，为平衡多余的层电荷，必然出现层间阳离子。粘土矿物的层间阳离子有“固定的”和“可交换的”的两种类型。
