I mattoni fondamentali della Terra sono le rocce, e i mattoni fondamentali delle rocce sono i minerali. La Terra stessa è principalmente composta da vari minerali, di cui oggi sono noti oltre 4.700 tipi. I minerali più comuni nelle rocce includono quarzo, feldspato, calcite, biotite, moscovite, anfibolo, pirossene, olivina, ecc. Nella vita quotidiana, i metalli che vediamo (come oro, argento, rame, ferro, ecc.) e i non metalli (come la grafite, il principale componente delle mine delle matite, e le pietre scintillanti degli anelli) sono tutti prodotti a partire da materie prime minerali.
I minerali sono sostanze solide cristalline formate da processi geologici, i cui elementi costitutivi sono gli elementi. Ogni minerale ha una composizione chimica specifica, come ad esempio la calcite, la cui composizione chimica è carbonato di calcio (CaCO3), e il quarzo, la cui composizione chimica è silice (SiO2). Gli atomi o gli ioni che compongono i minerali si dispongono secondo un ordine regolare e periodico nello spazio tridimensionale, formando la struttura cristallina del minerale. I diversi raggi ionici e le diverse proprietà chimiche degli atomi o degli ioni, nonché le diverse modalità di disposizione degli atomi o degli ioni, danno origine a minerali con strutture diverse. Inoltre, le condizioni geologiche, come la temperatura e la pressione, influenzano anche il modo in cui gli atomi o gli ioni si dispongono. Ogni minerale ha una specifica struttura, e se la composizione è la stessa ma l'ordine degli atomi è diverso, si ottengono strutture cristalline e forme diverse. Ad esempio, la grafite e il diamante, entrambi composti da atomi di carbonio, differiscono enormemente sia nell'aspetto che nelle proprietà fisico-chimiche a causa della diversa disposizione degli atomi di carbonio.
Di solito, le persone esperte possono identificare i tipi di minerali in base alla loro forma, colore, lucentezza, durezza, densità, ecc., come la pirite, la calcopirite, la turmalina, il diamante, ecc. Sulla Terra esistono migliaia di minerali, ma solo 47 tipi geometrici di cristalli fondamentali, come il cubo, l'ottaedro, ecc. Perché i minerali hanno forme regolari? Questo è dovuto al fatto che il processo di crescita dei minerali è un accumulo spontaneo di atomi e ioni, e la crescita di ciascuna faccia del cristallo minerale è controllata dalla struttura cristallina. In uno spazio di crescita completamente libero, i minerali cristallini formano geometricamente regolari poliedri in base alla simmetria della loro struttura cristallina, e la simmetria geometrica esterna del cristallo corrisponde perfettamente alla simmetria della sua struttura cristallina. Quando i cristalli minerali non hanno spazio per crescere liberamente, la crescita di ciascuna faccia è limitata dallo spazio, e la forma dei cristalli minerali diventa irregolare. Nella maggior parte dei casi, la forma dei minerali formatisi da processi geologici si discosta dalla forma ideale, assumendo forme irregolari. Quando osserviamo i minerali, dobbiamo considerare non solo le dimensioni e la forma dei singoli granuli minerali, ma anche la forma dell'insieme di cristalli minerali.