Le chapitre III de l’ouvrage est consacré aux cristaux et minéraux, « les briques de base des roches » comme les qualifie Frédéric Boulvain. C’est ici le royaume de la cristallographie, dont l’auteur rappelle quelques principes de base, mais c’est aussi l’occasion de s’arrêter sur les propriétés physiques des minéraux : « beaucoup de ces propriétés sont en effet un reflet de leur composition chimique et de leurs caractéristiques cristallographiques », souligne l’auteur. A côté de propriétés attendues (mécaniques, magnétiques, thermiques, etc.), en figurent d’autres dont l’importance étonne : les propriétés organoleptiques ! Oui, les géologues font aussi appel à leur cinq sens pour identifier ou caractériser des roches. Le goût peut permettre d’identifier des minéraux solubles dans l’eau comme la halite, l’odeur les argiles et le toucher le talc par exemple, mais c’est évidemment leur couleur qui est la propriété la plus caractéristique de nombre d’entre eux. Bien entendu, et l’auteur s’y attarde longuement, la minéralogie déterminative est surtout le fait de deux méthodes éprouvées : la diffraction des rayons X et l’optique cristalline. La première consiste à envoyer un faisceau de rayons X sur un cristal (par exemple une poudre), ce qui donne une figure de diffraction caractéristique du cristal étudié. La seconde utilise les propriétés optiques des minéraux : des plaquettes (ou lames minces) de roche de 30 microns d’épaisseur sont observées au microscope polarisant. L’explication de ces méthodes de caractérisation débouche sur une question simple : la Terre, combien de minéraux différents ? Lorsqu’on s’intéresse aux espèces végétales et animales, la réponse fuse : il en existe des millions. Mais le monde minéral est bien moins différencié. « Le nombre des minéraux connus n’avoisine que 5.000, explique Frédéric Boulvain. De plus, chaque année, on ne découvre qu’une centaine de nouvelles espèces minérales. Le problème de la limitation du nombre des minéraux est en fait lié à la monotonie relative des processus géologiques. Ceux-ci suivent une voie bien déterminée qui mène à la concentration sélective de certains éléments chimiques dans diverses parties de la croûte terrestre sous des conditions thermodynamiques précises.» Frédéric Boulvain présente les classes de minéraux avec plus de détails pour les silicates, classe qui comprend à elle seule sans doute la moitié des minéraux connus.

Des roches à la Terre

Nouveau changement d’échelle pour aborder les chapitres IV et suivants puisqu’on passe de l’examen des minéraux  aux roches : « Les roches, précise l’auteur, sont des matériaux naturels, cohérents ou meubles, constitués d’un assemblage de minéraux. A ces minéraux peuvent s’ajouter des fossiles et des débris d’autres roches. » L’étude des différents types de roche constitue évidemment une part importante de l’ouvrage. L’auteur les présente en trois grands groupes. Le premier est constitué par les roches magmatiques qui résultent du refroidissement et de la cristallisation du magma. On y trouve les roches appelées plutoniques, se formant à grande profondeur et, bien sûr, les roches volcaniques formées par le refroidissement de la lave des volcans. Le deuxième groupe est celui des roches sédimentaires qui proviennent de la consolidation (diagenèse) de sédiments (qui sont eux-mêmes le produit de la désagrégation ou de la dissolution de roches). Elles sont en général disposées en strates et contiennent des fossiles ; ce sont les grès, les argiles, les calcaires, la dolomie, etc. Enfin, le troisième groupe, en quelque sorte la synthèse des deux premiers, regroupe les roches métamorphiques qui résultent de la modification, par la chaleur ou la pression, de roches magmatiques ou sédimentaires.