大多数粘土矿物都是胶质大小的。岩石的地球化学风化产物通常是无机的,并处于一种准稳定状态的玻璃质(非结晶的或低结晶的)胶质体。这些胶体风化产物可能在很大的颗粒表面上以覆盖层形式出现。甚至在一个看来是由纯沙和砾石构成的沉积层中也可能有大量的胶质粘土成分。　离子交换过程几乎只限于在胶质颗粒中发生。因为这些颗粒具有一种相对于其表面面积来说很大的电荷。表面电荷是由以下两种原因形成的:(1)晶格的不完整性和离子代换。(2)颗粒表面的化学分解反应。离子代换在晶格上产生正的或负的净电荷。这个电荷不平衡是由相反电荷离子的表面积累来补偿的。这种带相反电荷的离子称为“平衡离子”。平衡离子组成一个可交换成分的吸附层。在这个层中的离子可被其它的离子代换,随之晶格中的电荷不平衡将不断被平衡掉。　在地质材料中,呈现出由离子代换所产生表面电荷的是粘土矿物。普通粘土矿物可细分为以下五组:高岭土组;蒙脱土组(经常被当作蒙脱石组);伊利石组;绿泥石组和蛭石组。每组都可包括一些很多成分上和结构上的变种(带有各自的矿物名称)。但是,这五组都是呈层状型式的铝硅酸盐。这些组的结构和成分在Grim(1968)关于粘土矿物学的专题论文和van　Olphen(1963)关于离子交换的论文中有详细的叙述。　石英,是地壳中最普通的氧化物,也是比较简单的氧化物之一,并且在表面带有电荷。其表面含有未充分配价的离子,因而有不平衡的电荷。在真空中,净电荷是极小的,当进入水中时,带电荷的位置被氢氧化物组所代替,从而控制矿物表面的电荷。由于特定表面上被吸附的OH　–　组的分解作用,表面电荷不断增加,为中和这层电荷,在氢氧化物组那一层附近,形成一个阳离子和阴离子的吸附层。Parks(1967)认为,所有曾获得在含水环境中达到平衡机会的氧化物矿物都必定具有羟基化的表面状态。羟基组的分解作用(主要是酸性或是基性)决定氢氧化物层上的净电荷是负的或正的。表面电荷也可由带有电荷的离子络合物的吸附作用所产生。　表面电荷的性质是pH值的一个函数。在低pH值条件下,正电荷表面是占优势的。在高pH值条件下,多发展成负电荷表面。　在一些中等pH值条件下,电荷为零,称为“电荷的零点”(pH　zpc　)。因此,阳离子或阴离子吸附作用的趋势取决于溶液的pH值。　阳离子交换能力　van　Olphen(1963)把胶质矿物的“阳离子交换能力”(CEC)定义为:在可