中文版序言
本书是从全新的“矿物进化”的视角审视地球45亿年的故事，这个视角的新颖之处在于它把地球整个地表如此多样化的矿物看作是物理-化学-生物多重作用的结果。我们的团队认为在最早的冥古宙（也称隐生宙）地球上只有420种矿物，但到了距今30亿年前就增加到1500种。接着，这一造矿过程继续在24～22亿年前的大氧化时期，以及5.4亿年前的显生宙时期制造新的矿物，这一时期创造的新矿物占今天5000种已知矿物的70%。
过去一年里见证了这一概念的迅速发展，包括对多样性矿物之间关系的系统的统计学研究。为此，我们把矿物学视为一个复杂进化系统的范例，其进化过程是确定性与随机性过程的综合。当然，所有进化的系统都遵循物理和化学定律，但概率事件也起了重要作用，引发了系统中很多无法预测的和突发性的细节。
地球地表45亿年的变迁表现出了和其他进化系统一样的典型的复杂特征，趋同与分化，停滞与快进，甚至灭绝。在矿物进化的历程中，造岩过程是最主要的方面。
太古地球，甚至是外星表面的矿物演化应该和今天的地球大同小异。尤其是氧、碳、镁、硅、硫、铁这些太阳系丰度最高的元素，也暗示了银河系甚至河外宇宙中任何固体表面的星球，其壳层的地幔层都由相似的氧化物和硅酸盐的成岩作用所主宰。不过随机性也扮演着关键角色。为什么地球或月球上将近5000种矿物，有的相互伴生，有的则相对独处？如果让地球历史重放一次，矿物会有多大不同？其他星球上又会有怎样的进程（初始条件和偶然性到底起多大作用）？所以我们要探索矿物的“生态学”中的偶然性和必然性。
这些算不上是新问题，生命起源研究中偶然性与必然性经常引发争论。例如碳是所有生物化学中不可或缺的关键的核心元素，所以几种生命起源理论都建立在生物分子学的路径之上，即所谓的TCA代谢循环。与之相反，有些分子生物学家将基因视为“凝固的偶然”，他们认为信使RNA上的密码子与氨基酸的匹配很可能是地球历史上一次偶然事件的结果。以后的分析和争论仍然在考量基因以及蛋白质结构和功能的作用。
对于基因产生之后的生命演化，仍然可以看见一些权威学者主张偶然性扮演主角，例如寒武纪无脊椎动物的形态学研究。另有一些科学家则更强调动物进化中的必然性，例如对软体动物的拓朴结构、蛋白质的结构以及诸如眼睛、四肢、翅膀、鳍、刺等结构的功能特点的研究。
我们最近的研究则主张偶然性与必然性在矿物进化过程中旗鼓相当，我们发现至少有4种因素影响着矿物的分化：①结晶化学上的特性，反映在矿物多样性及其丰度之间的关系上；②矿物在多维复合空间中的稳定性，反映在热化学数据上；③稀缺矿物产生的概率，反映在矿物种类的地理分布上；④星体的化学细分研究，反映在最近在搜寻太阳系外类地行星过程中获得的其他星体的化学组成数据上。
或许最激动人心的发现是关于那些“失踪”的矿物的。“分化-分布”这一关系模式可以使我们去估量地球上今天尚未发现的矿物的数量。我们预测约有四分之一的矿物，也就是约1500种矿物，我们知之未详。甚至我们还可以根据缺失矿物的组成与分布的统计学数据来预测去哪里可以找到它们。因此在矿物—生物学的观念下，生物学最终将不仅仅是一门寻找偶然性的观察性科学，而是可以成为一门可以预测、预言的科学。
于是，每次矿物学的新发现，都使我们更清晰地看到地球的身世。
2015年6月于华盛顿特区