El pequeño tamaño del cristal es una característica importante, pero también lo son las proporciones de iones que ocupan los diferentes tipos de láminas en su estructura en capas. Esos son más variables en la mayoría de las arcillas que en otros filosilicatos. Esto conduce a cargas residuales en sus cristales laminados que juegan un papel en la capacidad de muchos minerales arcillosos para intercambiar iones entre capas con su entorno y para hincharse al tomar agua entre sus capas débilmente cargadas.
Una excepción es la caolinita, que es un mineral de arcilla que muestra muy poca variación con respecto a su fórmula ideal (y también una capacidad de intercambio de cationes insignificante).
Las arcillas que no sean caolinita contienen láminas octaédricas que muestran un amplio rango de ocupación por Mg, Fe y Al, y las proporciones de Al: Si en sus láminas tetraédricas también son más variables que las de las micas. Otros filosilicatos que NO son arcillas, como el grupo de talco y serpentina, tienen láminas tetraédricas generalmente completamente construidas de tetraedros de SiO4 (la variabilidad en su composición se limita en gran medida a las sustituciones en sus láminas octaédricas).
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Una transición completa entre ciertos tipos de arcillas y una composición similar a la mica puede tener lugar durante el entierro sedimentario y el calentamiento progresivo. Las arcillas hinchables, como las esmectitas y las montmorillonitas, generalmente comienzan como pobres en K cuando se forman por la intemperie: contienen cantidades variables pero bajas de cationes entre capas y pueden absorber o perder agua. Durante el entierro, las reacciones (que modifican simultáneamente otros minerales) también modifican estas arcillas expandibles. Tienden a adquirir K como cationes entre capas, sus proporciones de Al: Si en sus capas tetraédricas se vuelven progresivamente más parecidas a la mica: la esmectita (arcilla expandible) se convierte en una ilita (no expandible) que es muy similar en composición a una mica ideal. El tamaño del cristal también se vuelve grueso si hay agua disponible para permitir la disolución y recristalización.