Os blocos básicos da Terra são as rochas, e os blocos básicos das rochas são os minerais. A própria Terra é composta principalmente por vários minerais, dos quais existem atualmente mais de 4700 tipos. Os minerais comuns nas rochas incluem quartzo, feldspato, calcita, anfíbola, mica branca, hornblenda, piroxena, olivina, etc. Na vida diária, os metais que você vê (como ouro, prata, cobre, ferro, etc.) e os não metais (como grafite, o principal componente de lápis, e pedras brilhantes em anéis, etc.) são todos feitos de matérias-primas minerais.
Os minerais são substâncias sólidas cristalinas formadas por processos geológicos, e sua unidade básica é o elemento. Cada mineral tem uma composição química específica, como a calcita, cuja composição química é carbonato de cálcio (CaCO3), e o quartzo, cuja composição química é dióxido de silício (SiO2). Os átomos ou íons que compõem os minerais são arranjados de forma periódica e regular no espaço tridimensional, formando a estrutura cristalina do mineral. Os raios iónicos e as propriedades químicas dos diferentes elementos, bem como os diferentes arranjos de átomos ou íons, resultam em diferentes estruturas minerais. Além disso, as condições geológicas, como temperatura e pressão, também afetam os arranjos de átomos ou íons. Cada mineral tem uma estrutura específica, e se a composição for a mesma, mas a disposição dos átomos for diferente, isso resultará em diferentes estruturas cristalinas e formas. Por exemplo, a grafite e o diamante, embora ambos sejam compostos por átomos de carbono, apresentam enormes diferenças na forma e nas propriedades físico-químicas devido à diferente disposição dos átomos de carbono.
Normalmente, pessoas experientes podem identificar os tipos de minerais com base na sua forma, cor, brilho, dureza, densidade, etc., como pirita, calcopirita, turmalina, diamante, etc. Existem milhares de minerais na Terra, mas apenas 47 formas geométricas básicas, como cubo, octaedro, etc. Por que os minerais têm formas regulares? Isto deve-se ao facto de o processo de crescimento dos minerais ser um acúmulo espontâneo de átomos e iões, e o crescimento de cada face cristalina dos minerais é controlado pela estrutura cristalina. Num espaço de crescimento completamente livre, os minerais formarão geometrias regulares de acordo com a simetria da sua estrutura cristalina, e a simetria geométrica externa do cristal corresponderá completamente à simetria da estrutura cristalina. Quando os cristais minerais não têm espaço para crescer livremente, o crescimento de cada face cristalina será limitado pelo espaço, resultando em formas irregulares. Na maioria dos casos, as formas dos minerais formados por processos geológicos diferem da forma ideal, apresentando formas irregulares. Por isso, quando observamos a forma dos minerais, devemos prestar atenção não só ao tamanho e à forma das partículas individuais de mineral, mas também à forma do conjunto de cristais minerais.