当2∶1型黏土矿物的同晶替代主要发生在铝氧八面体而不是硅氧四面体中时，由于负电荷中心距离表面较远，导致表面上六个氧原子所形成的复三方孔隙官能团只表现出较弱的路易斯碱，于是该复三方孔隙官能团只与表面上吸附的金属离子发生外圈配合，晶体表面上的电荷未被中和，层间吸附大量水化离子，最终导致晶层之间引力较小，形成膨胀性黏土矿物。然而，当2:1型黏土矿物的同晶替代主要发生在硅氧四面体中时（如伊利石、K⁺-云母和K⁺-蛭石等），由于负电荷中心距离表面较近，导致表面上六个氧原子所形成的复三方孔隙官能团表现出很强的路易斯碱，于是该复三方孔隙官能团可与表面上吸附的金属离子发生内圈配合，晶体表面上的电荷被中和使表面失去亲水性，而且复三方孔隙中的金属离子以共价方式将两晶层紧密连接，最终导致黏土矿物失去膨胀性。

黏土矿物胶体表面带有大量电荷，这些电荷可引起三个方面的作用力，使得膨胀性黏土矿物发生膨胀。①矿物表面上的负电荷所形成的电场使矿物具有很强的亲水性，并使晶层之间产生很强的水合排斥力导致晶层的膨胀（见土壤胶体分散性）。这种水合排斥可称为表面水合排斥，它是一种短程排斥作用。②胶体表面电荷产生的静电场使同号电荷的晶层之间产生较强的静电排斥力，该排斥力也是黏土膨胀的重要作用力。由于静电排斥的作用距离比水合排斥大得多，所以静电排斥可引起很大的体积膨胀。③扩散层中吸附的大量水合离子的体积效应也会产生一种水合排斥。这种水合排斥也是一种短程排斥作用，因为只有在扩散层近表面离子高浓度区域，这种体积效应才会引起层间膨胀。