La formation des roches et des minéraux, ou plus exactement la pétrologie est classiquement l’étude des roches par l’observation sur le terrain et au microscope (optique ou électronique) et par l’analyse spectroscopique et chimique des roches elles-mêmes ou de leurs minéraux. Du fait de la nature des phénomènes impliqués, on peut parler non pas d’une mais de trois disciplines pétrologiques.
La pétrologie magmatique (parfois aussi dénommée pétrologie « cristalline ») s’intéresse aux roches magmatiques, telles que les basaltes ou les granites. L’histoire de la formation d’une roche magmatique peut être très complexe : elle débute par la genèse d’un magma (schématiquement, un liquide produit de la fusion de roches préexistantes) et se poursuit par la cristallisation progressive de ce magma, étape pendant et après laquelle se déroulent maintes transformations chimiques. Par abus de langage, on restreint souvent l’usage du terme « pétrologie » à la seule pétrologie magmatique.
On classe d’une part les roches plutoniques qui se forment en profondeur après une cristallisation lente et d’autre part les roches volcaniques qui se forment en surface après une cristallisation rapide.
La pétrologie sédimentaire (ou sédimentologie) s’intéresse aux mécanismes présidant à la formation des roches sédimentaires, telles que les calcaires ou les grès. Ces mécanismes sont sujet aux conditions s’articulant autour de quatre processus ; les conditions d’érosion produisant les sédiments, les conditions de transport (par les vecteurs eau et vent), les conditions de dépôt et l’évolution du dépôt ou « diagenèse ».
La pétrologie métamorphique se donne pour objectif la compréhension des transformations qui conduisent à la formation de roches métamorphiques, telles que les schistes ou les gneiss. À l’origine simples roches magmatiques ou sédimentaires, ces roches ont connu, lors d’une période d’enfouissement à grande profondeur dans la croûte terrestre, les effets d’une longue exposition à de fortes pressions et à de hautes températures. En vertu de quoi leur textures, leur minéralogie, leur chimie aussi, ont pu connaître de profondes transformations.
