钻井膨润土一般条件下，低价阳离子较之高价阳离子具有较强的交换性能。在同价离子中，离子半径愈小，交换性能愈强，膨胀性较高。一般含交换阳离子成分以Na+为主的膨胀土，其水化能力较强，具有强亲水性和膨胀性，呈高塑性与低强度特性。各项阳离子膨胀秩序大致是：蒙脱石类SiO2/Al2O3=4%；伊利石类SiO2/Al2O3=3%；高岭石类SiO2/Al2O3=2%。主要粘土矿物与膨胀土物理化学、物理力学性质间的关系如表1-9所列。表1-9 主要粘土矿物与膨胀土物理化学、物理力学性质间的关系粘土矿物类 型物理化学性质 物理力学与物化-力学性质 SiO2 Al2O3 比表面积阳离子交换量含水量分散性液塑性胀限 缩限胀缩性渗透性压缩性天然抗剪强度残余强度蒙脱石 大 大 高 大 高 高 大 小 强 极弱 大—慢 低 极低伊利石 中 中 中 中 中 中 中 中 中 较弱 中 中 极低高岭石 小 小 低 小 低 低 小 大 弱 弱 小一快 高 较高 一般条件下，低价阳离子较之高价阳离子具有较强的交换性能。在同价离子中、离子半径愈小，交换性能愈强，膨胀性较高。一般含交换阳离子成分以Na+为主的膨胀土，其水化能力较强，具有强亲水性和膨胀性，呈高塑性与低强度特性。各项阳离子膨胀秩序大致是：一价阳离子：Na>K>NH4>Rb>H；二价阳离子：Ca>Mg>Sr>Ba；三价阳离子：Al>Cr>Fe。膨胀土中水溶性盐分主要是NaCl、Na2SO4、MgSO4、NaHCO3和Ca（HCO3）2等。所含盐分的类型及含量与成土母岩和成因类型之不同而异。这些可溶于水的盐类，随膨胀土的天然湿度和水介质的溶解度不同，在各种与之相适应的条件下，分别呈固态或液态形式存在于土中，它们有的参与组成裂土的骨架，有的则起胶结物的作用。膨胀土中的胶结物质为游离氯化硅、氧化铝和氧化铁，其次是水溶盐分。膨胀土粒度成分以粘粒（ <0.005mm）为主，其中<0.002mm粒级占有相当大的比例，且具有高度的分散性。不同成因类型的膨胀土，由于颗粒的搬运、分选与沉积环境等差别，因而颗粒组成也相差较大。一般湖泊沉积建造膨胀土，细颗粒组成比较富集，而且大多由质地纯细的粘土粒组成。但是从湖盆中心到边缘，则有细颗粒逐渐减少，粗颗粒逐渐增多的变化规律。洪积成因膨胀土粗颗粒成分相对增加，故除粘粒成分外，粉粒和砂粒含量较多。河流冲积成因裂土颗粒组成与搬运距离有关，通常搬运距离较近的分选性较差，粘粒、粉粒和砂粒含量都较高。搬运距离愈远分选性愈好。颗粒愈细，粘粒含量集中，粉粒、砂粒含量减少。上述状况反映出颗粒成分在水平方向的变化规律。膨胀土颗粒组成在垂直方向的变化是，<0.005mm的粘粒含量随深度自下而上的增多，而0.05～0.005mm的粉粒和大于0.05mm的砂粒含量则随深度自上而下的增多。这一变化规律，反映了膨胀土的风化作用和风化程度变异特性，与大气风化营力的垂直变化规律一致。膨胀土中的粘粒含量愈多，亲水性愈强，胀缩性愈大。膨胀土中的结核是膨胀土物质成分的一个重要组成部分。常见的结核钙质结核，其次是铁锰质结核。它们是膨胀土钙、铁、锰碳酸盐富集的一种表现形式，其生成是膨胀土在成土过程中地球化学作用的结果。它们大多集中分布于裂面与层面，或者富集在风化层与下部未风化层的界面附近。土的结构是一种微观概念，主要是指土在一定地质环境和条件下，由土粒、孔隙（裂隙）和胶结物等所组成的整体结构特征，通常称为微观结构或微结构。膨胀土的微结构特征及其与工程地质的关系是：膨胀土的微结构是一类具有复杂型式的特殊结构体系。以片状或扁平状土颗粒相互集聚形成的微集聚体（或叠聚体），是组成膨胀土结构的主要结构基本单元体。它们存在着各种不同的取向和排列形式，呈现出面—面接触、面一边接触，和面—边—角接触的多种形式的结合结构形式。在集聚体（或叠集体）内普遍分布有各种大小不同、形状各异的微孔隙和微裂隙。这种结构，决定着膨胀土的膨胀与收缩性以及强度特性。工程上遇到的膨胀土都在深度不大的范围，大多属风化层。而钻井膨润土矿床的表层，杂质较多，大多为钻井钻井膨润土、混合土，较好的钠基钻井膨润土一般埋藏在几十米乃至上百米深以下。