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高嶺石的晶體化學式為2SiO2·Al2O3·2H2O，其理論化學組成為46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O。高嶺土類礦物屬于1:1型層狀硅酸鹽，晶體主要由硅氧四面體和紹氫氧八面體組成，其中硅氧四面體以共用頂角的方式沿著二維方向連結形成六方排列的網格層，各個硅氧四面體未公用的尖頂氧均朝向一邊；由硅氧四面體層和招氧八面體層公用硅氧四面體層的尖頂氧組成了1:1型的單位層。
自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石；非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物，還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機質如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
以高嶺土礦床成因為基礎，根據不同成礦作用所體現的成礦地質、地理條件、礦床規模、礦體形態和賦存特征、礦石物質組分等方面的差異，《高嶺土礦地質勘探規范》將中國高嶺土礦床劃分為三種類型、六種亞類型。
1、風化型：又分為風化殘積亞型和風化淋積亞型；
2、熱液蝕變型：又分為熱液蝕變亞型和現代熱泉蝕變亞型；
3、沉積型：又分為沉積和沉積-風化亞型及含煤地層中高嶺石粘土巖亞型。
