مسلمانان در دوران طلایی تمدن اسلامی، در زمینۀ شناخت و مطالعۀ معادن و سنگ‌ها پیشرفت‌های چشمگیری داشتند. آن‌ها خواص طبیعی و شیمیایی مواد معدنی را بررسی کرده، آن‌ها را طبقه‌بندی و توصیف علمی دقیقی ارائه دادند. هم‌چنین، مکان‌های پیدایش هر ماده را شناسایی کرده و به تمایز بین انواع مرغوب و نامرغوب توجه ویژه‌ای داشتند.
در زمینۀ سنگ‌ها، «عطارد بن محمد الحاسب» از نخستین کسانی بود که کتابی به زبان عربی دربارۀ سنگ‌ها با عنوان «منافع الأحجار» تألیف کرد. در این اثر، انواع جواهرات و سنگ‌های قیمتی و خواص هر یک مورد بررسی قرار گرفته است. امام رازی نیز در کتاب «الحاوی» به این اثر اشاره کرده است. تا زمان البیرونی، مسلمانان حدود ۸۸ نوع مادۀ معدنی مختلف را شناسایی کرده بودند.[1]
ابن سینا در کتاب «الشفاء» بیان می‌کند که تشکیل سنگ‌ها به سه عامل بازمی‌گردد: خشک‌شدن گل، تبخیر یا رسوب آب. او مواد معدنی را به چهار دسته تقسیم می‌کند: سنگ‌ها، گوگردها، نمک‌ها و مواد محلول. ابن سینا هم‌چنین فلزات و روش‌های تشکیل آن‌ها را بررسی کرده و تأکید می‌کند که هر فلز ترکیب خاص خود را دارد که با روش‌های معمول قابل تغییر نیست، بلکه تنها شکل ظاهری آن قابل تغییر است.[2]
دانشمندان مسلمان هم‌چنین به اشکال طبیعی مواد معدنی توجه داشتند و تغییرات فیزیکی ناشی از عوامل خارجی را بررسی کردند. آن‌ها مشاهده کردند که برخی مواد معدنی اشکال هندسی خاصی دارند که بدون دخالت انسان شکل می‌گیرند. این مشاهدات می‌تواند پیش‌زمینه‌ای برای علم «بلورشناسی» امروزی باشد. البیرونی برخی از این اشکال را توصیف کرده و به هماهنگی سطوح و اشکال هندسی آن‌ها اشاره کرده است.
در مورد سنگ‌ها، دانشمندان مسلمان دربارۀ منشأ آن‌ها و نحوۀ تشکیل‌شان از آب (سنگ‌های رسوبی) یا آتش (سنگ‌های آذرین) بحث کرده‌اند. آن‌ها وزن مخصوص بسیاری از سنگ‌ها و فلزات را با دقت بالا تعیین کرده و در علوم زمین به مطالعۀ پستی و بلندی‌ها، طبیعت زمین، زمین‌شناسی آب‌ها، علم فسیل‌ها و آثار علوی (که ارتباط علمی بین زمین‌شناسی و اقلیم‌شناسی را بررسی می‌کند) پرداختند.[3]
دریاشناسی و پدیدۀ مد و جزر
دانشمندان مسلمان در قرون وسطی به‌طور گسترده‌ای به مطالعۀ پدیده‌های مرتبط با زمین‌شناسی و هواشناسی پرداختند. آن‌ها در آثار جغرافیایی خود به بررسی دریاها، رودخانه‌ها، و پدیده‌هایی مانند مد و جزر پرداختند. دانشمندانی چون «الکندی»، «المسعودی»، «البیرونی»، «الادریسی» و «المقدسی» در این زمینه‌ها تحقیقاتی انجام دادند.
در زمینۀ هواشناسی، که به آن «علم الآثار العلوية» می‌گفتند، دانشمندان مسلمان به مطالعۀ جو، دما، چگالی، بادها و ابرها پرداختند. آن‌ها اصطلاحات متعددی برای توصیف درجات مختلف دما و انواع بادها و ابرها به کار می‌بردند.[4]
در مورد مد و جزر، دانشمندان مسلمان این پدیده را به‌طور دقیق بررسی کردند و ارتباط آن را با موقعیت ماه و خورشید توضیح دادند. الکندی در رساله‌ای به نام «رسالة في العلة الفاعلة للمد والجزر» به تحلیل علمی این پدیده پرداخت و انواع مختلف مد و جزر را بر اساس موقعیت‌های مختلف ماه و خورشید توضیح داد.
المسعودی در آثار خود مانند «أخبار الزمان» و «مروج الذهب» به تفصیل دربارۀ تشکیل دریاها، علل آن‌ها و پدیده‌های مرتبط مانند مد و جزر نوشت. او هم‌چنین فصلی کامل به نام «ذكر الأخبار عن انتقال البحار» به این موضوع اختصاص داد.
المقدسی نیز در آثار خود به بررسی ابعاد دریاها، جزایر مهم و مناطق خطرناک پرداخت و پدیدۀ مد و جزر را توصیف و تلاش کرد آن را تفسیر کند.[5]
دانشمندان مسلمان هم‌چنین به درک گستردگی آب‌های سطحی و حجم عظیم آن‌ها نسبت به خشکی پی بردند. آن‌ها دریافتند که شکل‌گیری‌های مختلف زمین‌شناسی مانع از غرق شدن زمین توسط آب می‌شود.
ابن الفداء در کتاب «تقويم البلدان» نسبت توزیع خشکی به آب را مشخص کرد و بیان داشت که آب‌ها 75٪ از سطح زمین را پوشش می‌دهند، درحالی‌که خشکی‌ها تنها 25٪ را تشکیل می‌دهند.[6]
زمین‌شناسی (تضاريس)
دانشمندان مسلمان به‌ویژه در زمینۀ ژئومورفولوژی (مطالعۀ شکل‌گیری و تحول زمین) تحقیقات گسترده‌ای انجام دادند. ابوریحان بیرونی، یکی از پیشگامان این حوزه، در آثار خود به تحلیل فرآیندهای زمین‌ساختی پرداخت. او معتقد بود که برخی از مناطق خشکی در گذشته دریا بوده‌اند که با رسوبات پر شده و به زمین‌های هموار تبدیل شده‌اند. او هم‌چنین به تفاوت اندازه ذرات رسوبی در بخش‌های مختلف رودخانه‌ها اشاره کرد؛ به‌طوری‌که ذرات بزرگ‌تر در نزدیکی منبع رودخانه و ذرات ریزتر در نزدیکی مصب یافت می‌شوند.
ابن سینا نیز در زمینۀ ژئومورفولوژی نظریاتی ارائه داد که با دیدگاه‌های علمی معاصر همخوانی دارد. او تشکیل برخی از کوه‌ها را به دو عامل نسبت داد: «عامل مستقیم» مانند زلزله‌های شدید که باعث بالا آمدن زمین می‌شود، و «عامل غیرمستقیم» مانند فرسایش ناشی از باد و آب که باعث فرسایش بخش‌هایی از زمین و باقی ماندن بخش‌های دیگر به‌صورت برجسته می‌شود. او هم‌چنین به تأثیر زمان در فرآیندهای زمین‌شناسی و تغییرات تدریجی در شکل‌گیری زمین اشاره کرد.[7]
