Les roches sont les unités de base qui composent la Terre, et les minéraux sont les unités de base qui composent les roches. La Terre elle-même est principalement constituée de divers minéraux, dont on en connaît actuellement plus de 4700. Les minéraux courants dans les roches comprennent le quartz, le feldspath, la calcite, la biotite, la muscovite, l'amphibole, la pyroxène, l'olivine, etc. Dans la vie quotidienne, les métaux que vous voyez (comme l'or, l'argent, le cuivre et le fer) et les non-métaux (comme le graphite, principal composant des mines de crayon, et les pierres brillantes des bagues, etc.) sont tous fabriqués à partir de matières premières minérales.
Les minéraux sont des matières solides cristallines formées par des processus géologiques, et leur unité de base est constituée d'éléments. Chaque minéral a une composition chimique spécifique, comme le carbonate de calcium (CaCO3) pour la calcite et le dioxyde de silicium (SiO2) pour le quartz. Les atomes ou les ions qui composent les minéraux s'arrangent périodiquement et régulièrement dans l'espace tridimensionnel, formant ainsi la structure cristalline du minéral. Les rayons ioniques et les propriétés chimiques des différents éléments, ainsi que les différents modes d'arrangement des atomes ou des ions, donnent naissance à des minéraux de structures différentes. De plus, les conditions géologiques telles que la température et la pression influencent également l'arrangement des atomes ou des ions. Chaque minéral a sa propre structure spécifique. Si la composition est identique mais que l'arrangement des atomes est différent, cela se traduira par des structures cristallines et des formes différentes. Par exemple, le graphite et le diamant, bien qu'ils soient tous deux composés d'atomes de carbone, présentent de grandes différences dans leur morphologie et leurs propriétés physico-chimiques en raison de l'arrangement différent des atomes de carbone.
En général, les personnes expérimentées peuvent identifier les types de minéraux en fonction de leur forme, de leur couleur, de leur brillance, de leur dureté, de leur densité, etc., comme la pyrite, la chalcopyrite, la tourmaline, le diamant, etc. Il existe des milliers de minéraux sur Terre, mais il n'y a que 47 géométries cristallines élémentaires, telles que le cube, l'octaèdre, etc. Pourquoi les minéraux ont-ils une forme régulière ? C'est parce que le processus de croissance des minéraux est un empilement spontané d'atomes et d'ions, et la croissance de chaque face cristalline des minéraux est contrôlée par la structure cristalline. Dans un espace de croissance complètement libre, les minéraux forment spontanément des polyèdres géométriques réguliers en fonction de la symétrie de leur structure cristalline. À ce moment, la symétrie géométrique externe du cristal correspond parfaitement à la symétrie de sa structure cristalline. Lorsque les cristaux de minéraux n'ont pas d'espace de croissance libre, la croissance de chaque face cristalline est limitée par l'espace, et ils présenteront des formes irrégulières. Dans la plupart des cas, la forme des minéraux formés par des processus géologiques s'écarte de la forme idéale et présente des formes irrégulières. Par conséquent, lorsque nous observons la forme des minéraux, nous devons non seulement examiner la taille et la forme des particules de minéraux individuelles, mais également la forme de l'ensemble des cristaux de minéraux.