La unidad básica de la Tierra son las rocas, y la unidad básica de las rocas son los minerales. La Tierra misma está compuesta principalmente por diversos minerales, de los cuales se conocen más de 4700. Los minerales comunes en las rocas incluyen cuarzo, feldespato, calcita, biotita, mica blanca, anfíbol, piroxeno, olivino, etc. En la vida cotidiana, los metales que ves (como oro, plata, cobre, hierro, etc.) y los no metales (como el grafito, el componente principal del lápiz, y las piedras brillantes en los anillos, etc.) están hechos de materias primas minerales.
Los minerales son sustancias sólidas cristalinas formadas por procesos geológicos, y su unidad básica son los elementos. Cada mineral tiene una composición química específica, como la calcita, cuya composición química es carbonato de calcio (CaCO3), y el cuarzo, cuya composición química es dióxido de silicio (SiO2). Los átomos o iones que componen los minerales se organizan en un patrón periódico y regular en el espacio tridimensional, lo que constituye la estructura cristalina del mineral. Los iones de diferentes elementos tienen diferentes radios y propiedades químicas, y los átomos o iones se organizan de manera diferente, lo que da lugar a diferentes estructuras de minerales. Además, las condiciones geológicas, como la temperatura y la presión, también afectan la organización de los átomos o iones. Cada mineral tiene una forma estructural específica, y si los átomos se organizan de manera diferente con la misma composición química, muestra diferentes estructuras cristalinas y formas. Por ejemplo, el grafito y el diamante, aunque ambos están compuestos por átomos de carbono, tienen diferentes formas y propiedades físico-químicas debido a la diferente organización de los átomos de carbono.
Normalmente, las personas con experiencia pueden identificar los tipos de minerales según su forma, color, brillo, dureza, densidad, etc., como la pirita, la calcopirita, la turmalina, el diamante, etc. Hay miles de minerales en la Tierra, pero solo 47 tipos geométricos básicos, como el cubo, el octaedro, etc. ¿Por qué los minerales tienen formas regulares? Esto se debe a que el proceso de crecimiento de los minerales es un proceso de acumulación espontánea de átomos e iones, y el crecimiento de cada cara del cristal de mineral está controlado por la estructura cristalina. En un espacio de crecimiento completamente libre, los minerales formarán geometrías regulares de acuerdo con la simetría de su estructura cristalina, y la simetría geométrica externa del cristal coincidirá completamente con la simetría de la estructura cristalina. Cuando los cristales de mineral no tienen espacio para crecer libremente, el crecimiento de cada cara estará limitado por el espacio y se manifestará como formas irregulares. En la mayoría de los casos, la forma de los minerales formados por procesos geológicos se desvía de la forma ideal y presenta formas irregulares. Por lo tanto, al observar la forma de los minerales, debemos considerar no solo el tamaño y la forma de las partículas individuales de mineral, sino también la forma del conjunto de cristales de mineral.