La mineralogia è la scienza che studia la composizione chimica, la struttura cristallina e le caratteristiche fisiche (ad esempio durezza, magnetismo e proprietà ottiche) dei minerali, nonché la loro genesi, trasformazione e utilizzo da parte dell'uomo.
La classificazione e nomenclatura dei minerali è codificata dall'International Mineralogical Association (IMA), composta da varie organizzazioni che rappresentano i mineralogisti nei vari Paesi. Fino a maggio 2023, le specie mineralogiche riconosciute dall'IMA erano circa 5.900. Di queste circa 150 sono considerate comuni, circa 50 poco comuni e le rimanenti sono classificate come rare o estremamente rare. Comprende le seguenti sottodiscipline: Mineralogia descrittiva: si occupa della misurazione e della registrazione delle proprietà fisiche che sono di ausilio nell'identificazione e nella descrizione dei minerali. Cristallografia: indaga la struttura interna delle sostanze cristalline. Cristallochimica: studia le relazioni tra composizione chimica, struttura interna e proprietà fisiche. Classificazione mineralogica: classificazione di tutte le specie minerali esistenti. Distribuzione geologica: caratterizzazione del luogo di origine dei minerali.
Storia Prime speculazioni, studi, e teorie di mineralogia furono scritte nell'antica Babilonia, nel mondo antico greco-romano, nella Cina antica e medievale, e annotate nei prana di testi sanscriti dell'antica India.Needham, Volume 3, 637. Comunque, i primi studi scientifici sistematici di minerali e rocce furono sviluppati nell'Europa post-rinascimentale.Needham, Volume 3, 636. Lo studio credibile della mineralogia fu fondato sulle basi della cristallografia e sullo studio microscopico di sezioni di rocce con l'invenzione del microscopio nel XVII secolo.
Europa e Medio Oriente
Gli scrittori dell'Antica Grecia Aristotele (384-322 a.C.) e Teofrasto (370-285 a.C.) furono i primi, nella tradizione occidentale, a scrivere sui minerali e sulle loro proprietà, così come a darne una spiegazione metafisica. Il filosofo greco Aristotele, nella sua Meteorologica, teorizzò che tutte le sostanze conosciute fossero composte dai quattro elementi acqua, aria, terra e fuoco, con le proprietà della secchezza, umidità, calore, e freddo.Bandy, i (Forward). Il filosofo e botanico greco Teofrasto nella sua opera De Mineralibus, accettò il punto di vista di Aristotele, e divise i minerali in due categorie: quelli affetti da secchezza e quelli affetti da umidità.
La teoria aristotelica dell'emanazione ed esalazione metafisica (anathumiaseis) includeva le prime speculazioni sulle scienze della terra, integrando la mineralogia. Secondo questa teoria, mentre si supponeva che i metalli congelassero per la perdita di umidità, l'esalazione secca di gas (pneumatodestera) era la causa materiale efficiente dei minerali trovati nel suolo terrestre.Needham, Volume 3, 636-637. Il filosofo postulò queste idee usando l'esempio dell'umidità sulla superficie terrestre (un vapore umido "potenzialmente come acqua"), mentre gli altri erano espulsi dalla Terra stessa, facendo capo agli attributi di caldo, secco, fumoso, e altamente combustibile ("potenzialmente come fuoco"). La teoria metafisica di Aristotele, sin dai tempi antichi, ha avuto un grande raggio d'influenza su teorie simili formulate più tardi in Europa, come ha notato lo storico Berthelot:
Con filosofi come Proclo, la teoria del Neoplatonismo venne diffusa anche nel mondo Islamico durante il Medioevo, costituendo anche una base per le idee metafisiche sulla mineralogia nel Medio Oriente medievale. Gli scienziati islamici medievali che si occuparono di questi temi furono molti, includendo gli scienziati persiani Ibn Sina (ابوعلى سينا/پورسينا) (980-1037 d.C.), che rifiutò l'alchimia e le primitive nozioni della metafisica greca sul fatto che i metalli e altri elementi potessero essere trasformati in altri. Comunque, era largamente diffusa nella metafisica del mondo greco antico e in quello medievale l'idea del lento cambiamento in composizione chimica della crosta terrestre. In questo contesto si trova anche lo scienziato Jabir ibn Hayyan (721-815 d.C.), il primo a portare il metodo sperimentale in alchimia. Aiutato dalla matematica pitagorica, scoprì il metodo di sintesi per l'acido cloridrico, l'acido nitrico, e i metodi per la distillazione e la cristallizzazione (le ultime due sono state essenziali per la comprensione della moderna mineralogia).
Plinio il Vecchio
L'antica terminologia mineralogica greca si è tramandata per secoli, con un'ampia diffusione in epoca moderna. Per esempio, la parola greca ῾ἀσβεστος (asbestos col significato di «inestinguibile, inappagabile»), è utilizzata per indicare l'amianto a causa dell'aspetto insolito di questo materiale naturale dovuto alla struttura fibrosa dei minerali che lo compongono (il crisotilo, in particolare, che è una delle modificazioni polimorfe del serpentino).Curzio Cipriani e Carlo Garavelli, Carobbi - cristallografia chimica e mineralogia speciale, USES, Firenze 1987 - p. 233Needham, Volume 3, 656. Tra i primi naturalisti Strabone (58 a.C.-25 d.C.) e Plinio il Vecchio (23-79 d.C.) scrissero entrambi dell'asbestos, delle sue qualità, e delle sue origini, con la credenza ellenistica che fosse un tipo di vegetale. Plinio il Vecchio lo elencò come un vegetale comune in India, mentre lo storico Yu Huan (239-265 d.C.) in Cina elencò questo 'straccio ignifugo' come un prodotto dell'antica Roma o Arabia (cinese: Daqin). Benché la documentazione di questi minerali nei tempi antichi non raggiunga quella della moderna classificazione scientifica, esistevano nondimeno ampi scritti di mineralogia. Per esempio, Plinio dedicò 5 interi volumi della sua opera Naturalis Historia (77 d.C.) alla classificazione di "terre, metalli, pietre, e gemme".Ramsdell, 164. Comunque, prima delle opere che decretarono la definitiva fondazione della mineralogia nel XVI secolo, gli antichi riconobbero non meno di 350 minerali da elencare e descrivere.Needham, Volume 3, 646.
Giorgio Agricola, padre della Mineralogia
All'inizio del XVI secolo, gli scritti dello scienziato tedesco Georg Bauer, firmatosi Georgius Agricola (1494-1555) nel suo Bermannus, sive de re metallica dialogus (1530) sono considerati essere gli scritti fondanti della mineralogia nel senso moderno del loro studio. Agricola scrisse il trattato come un fisico di città, e facendo esperimenti a Joachimsthal, che era allora un centro ricco di miniere e fonderie metallurgiche industriali. Nel 1544, pubblicò il suo lavoro scritto De ortu et causis subterraneorum, che è considerato essere una pietra miliare per la moderna geologia fisica. Nella sua opera (in maniera molto simile a Ibn Sina) Agricola criticò fortemente le teorie sostenute dagli antichi filosofi greci come Aristotele. Il suo lavoro sulla mineralogia e sulla metallurgia continuò con la pubblicazione del De veteribus et novis metallis nel 1546, e culminò nel suo lavoro più conosciuto, il De re metallica del 1556. Era un lavoro impressionante in cui venivano esplicate questioni relative all'estrazione, raffinazione, e fusione dei metalli, affiancate da discussioni sulla geologia dei depositi minerali, sulla topografia, sulla costruzione delle miniere e sulla loro ventilazione. Per i seguenti due secoli questo lavoro scritto è rimasto in Europa il testo più autorevole sulle miniere.
Agricola sviluppò molte teorie mineralogiche sulla base di esperienze pratiche, inclusa la comprensione del concetto di canali di deposito, formati dalla circolazione delle acque del suolo ('succi') in fessure che segue la deposizione delle rocce circostanti.Needham, Volume 3, 649. Come verrà notato sotto, la mineralogia cinese medievale aveva già precedentemente sviluppato questo tipo di concetto.
Per il suo lavoro, Agricola è stato fatto conoscere ai posteri come il Padre della Mineralogia.
Dopo le fondamentali opere scritte da Agricola, l'opera Gemmarum et Lapidum Historia di Anselmus de Boodt (1550-1632) di Bruges è ampiamente riconosciuta dalla comunità scientifica come la prima opera definitiva di mineralogia moderna. Nel 1636 il gesuita Bernardo Cesi inventò il termine mineralogia Il chimico minatore tedesco Johann Friedrich Henckel scrisse il suo Flora Saturnisans del 1760, che fu il primo trattato in Europa a trattare di minerali geobotanici, benché i cinesi avessero menzionato questi concetti in trattati precedenti del 1421 e del 1664.Needham, Volume 3, 678. Inoltre, lo scrittore cinese Du Wan fece chiari riferimenti al rapporto tra precipitazioni e rapporti di erosione nella sua opera Yun Lin Shi Pu del 1133, prima del lavoro di Agricola del 1546.
Cina ed Estremo Oriente
Nella Cina antica, la più antica lista letteraria di minerali è databile almeno al IV secolo a.C., con il libro Ji Ni Zi, in cui sono elencati 24 minerali.Needham, Volume 3, 643. L'idea cinese della mineralogia metafisica risale almeno all'antica dinastia Han (202 a.C.-220 d.C.). Dal testo del II secolo a.C. dellHuai Nan Zi, i cinesi usano termini di taoismo ideologico per descrivere meteorologia, precipitazioni, i differenti tipi di minerali, la metallurgia e l'alchimia.Needham, Volume 3, 640. Benché la comprensione di questi concetti ai tempi di Han fosse di natura taoista, le teorie proposte erano simili a quelle formulate da Aristotele nella sua teoria sulle esalazioni mineralogiche (descritta sopra). A partire dal 122 a.C., i cinesi avevano perciò formulato la teoria per la metamorfosi dei minerali, benché alcuni storici come Dubs abbiano notato che la tradizione della dottrina alchemica-mineralogica cinese riporti alla Scuola dei Naturalisti guidata dal filosofo Zou Yan (305 a.C.-240 a.C.).Needham, Volume 3, 641. All'interno dell'ampia categoria di rocce e pietre (shi) e metalli e leghe (jin), dai tempi di Han i cinesi avevano centinaia (se non migliaia) di tipi di pietre e minerali listate, oltre che molte teorie sulla loro formazione.
Nel V secolo d.C., il Principe Qian Ping Wang della Dinastia Liu Song scrisse nell'enciclopedia Tai-ping Yu Lan (circa 444 d.C., dal libro perso Dian Shu, o Gestione di tutte le Tecniche):
Nell'antica Cina medievale, la mineralogia divenne fermamente legata a osservazioni empiriche in farmaceutica e medicina. Per esempio, il famoso orologiaio e ingegnere meccanico Su Song (1020-1101) della Dinastia Song (960-1279 d.C.) scrisse di mineralogia e farmacologia nella sua opera Ben Cao Tu Jing del 1070. Nel suo scritto, egli creò un approccio sistematico per listare vari minerali differenti e il loro uso nei miscugli medicinali, come ad esempio tutte le varie forme conosciute di mica che possono essere usate per curare vari problemi digestivi.Needham, Volume 3, 648. Su Song fece anche considerazioni sulla frattura subconcoide del cinabro nativo, sui segni di letti di deposito minerale, e fornì descrizioni sulla forma dei minerali. In maniera simile ai filoni minerali formati dalla circolazione di acqua del suolo menzionata sopra a proposito dello scienziato tedesco Agricola, Su Song fece affermazioni concernenti il carbonato di rame, come aveva già fatto prima Ri Hua Ben Cao nel 970 d.C. con il solfato di rame.
Lo scienziato della Dinastia Yuan, Zhang Si-xiao (morto nel 1332) scrisse un innovativo trattato sulla concezione dei depositi di minerali a partire dalla circolazione delle acque nel suolo e nelle fessure delle rocce, due secoli prima che Georgius Agricola giungesse a simili conclusioni.Needham, Volume 3, 650. Nella sua opera Suo-Nan Wen Ji, egli applicò questa teoria nel descrivere la deposizione di minerali per mezzo di evaporazione di (o per precipitazione da) acque del suolo in filoni di minerali.Needham, Volume 3, 651.