Các loại sét kiểu kaolin trải qua một chuỗi các biến đổi pha dưới tác động của nhiệt trong không khí ở điều kiện áp suất thông thường. Sự khử hydroxyl thu nhiệt (hay nói cách khác là khử nước) bắt đầu ở 550-600 °C để sinh ra metakaolin (Al2Si2O7) không có trật tự, nhưng sự mất hydroxyl (-OH) tiếp diễn được quan sát tới 900 °C và góp phần vào sự ôxi hóa dần dần của metakaolin (Bellotto và ctv., 1995). Do sự bất đồng lịch sử liên quan tới bản chất của pha metakaolin, các nghiên cứu bao quát chung đã dẫn tới sự đồng thuận chung rằng metakaolin không phải chỉ là hỗn hợp đơn giản của silica (SiO2) vô định hình và alumina (Al2O3), mà là một cấu trúc vô định hình phức tạp trong đó duy trì một số trật tự phạm vi dài hơn (nhưng một cách chặt chẽ thì không kết tinh) do sự chồng đống của các lớp lục giác của nó (Bellotto và ctv., 1995).

Nung nóng tiếp tới 925-950 °C sẽ chuyển hóa metakaolin thành một dạng spinel khuyết nhôm-silic (Si3Al4O12), đôi khi được nói tới như là cấu trúc kiểu gama-alumina:

Khi nung nóng tới khoảng 1.050 °C, pha spinel (Si3Al4O12) kết nhân và chuyển đổi thành mullit (3Al2O3•2SiO2) cùng cristobalit (SiO2) có độ kết tinh cao: