王圣潔，周立君，孫萍

中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所，青島 266237

與陸地地質(zhì)相比，中國的海洋地質(zhì)仍然是一門年輕的學(xué)科。楊子賡[1]在其主編的《海洋地質(zhì)學(xué)》一書中指出：20世紀(jì)70年代，我國開始實(shí)施的一系列大型海洋調(diào)查計(jì)劃，是海洋地質(zhì)學(xué)從初創(chuàng)到發(fā)展的基礎(chǔ)。到了80年代，我國海洋地質(zhì)事業(yè)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展時(shí)期，其特點(diǎn)是：① 實(shí)施了一系列重大國家項(xiàng)目，海洋地質(zhì)基礎(chǔ)學(xué)科研究有所加強(qiáng)；②國際合作項(xiàng)目增加，涉及海洋地質(zhì)學(xué)眾多分支領(lǐng)域，進(jìn)一步拓寬了我國海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展領(lǐng)域；③全面總結(jié)了20世紀(jì)50年代初創(chuàng)時(shí)期以來的海洋地質(zhì)調(diào)查成果，形成了具有中國特色的海洋地質(zhì)學(xué)方向；④ 海洋油氣勘探全面突破，進(jìn)入開發(fā)階段。

蕭漢強(qiáng)等[2]主編《新中國海洋地質(zhì)工作大事記》一書，系統(tǒng)記錄了1949—1999年海洋地質(zhì)工作中出現(xiàn)的重大事件，為學(xué)科研究提供了寶貴的史實(shí)資料。該書對(duì)于中國的海洋地質(zhì)工作，大致劃分為創(chuàng)業(yè)、發(fā)展和深入提高3個(gè)階段：第1階段是建國初期至1978年，海洋地質(zhì)科技工作者充分發(fā)揮聰明才智，白手起家，從無到有，逐步開辟出一片海洋地質(zhì)工作的新天地；第2階段自1978年至20世紀(jì)80年代末期，其背景是深化改革、擴(kuò)大開放，促使海洋地質(zhì)調(diào)查和海上油氣勘探步伐大為加快，位于東海陸架的“平湖一井”鉆獲高產(chǎn)油氣流，首次突破東海出油關(guān)；第3階段自1989年至1999年，科技興海、國際合作是這一時(shí)期海洋地質(zhì)工作的鮮明特色，區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與編圖、大陸架及鄰近海域勘查、大洋多金屬結(jié)核勘查和極地地質(zhì)科學(xué)考察都取得了新的進(jìn)展，使中國的海洋地質(zhì)工作進(jìn)入了一個(gè)更高的階段。

上述兩本著作對(duì)于20世紀(jì)下半葉的中國海洋地質(zhì)進(jìn)行了很好的總結(jié)，前者側(cè)重于學(xué)科的發(fā)展，后者則是記錄了海洋地質(zhì)工作中的主要事件。雖然二者觀察的角度有所不同，但對(duì)于中國海洋地質(zhì)的起步與發(fā)展階段卻有著共同的認(rèn)識(shí)：即在新中國成立的最初30年里，海洋地質(zhì)經(jīng)歷了初創(chuàng)和緩慢的積累過程，直到20世紀(jì)70年代末期，中國海洋地質(zhì)才開始快速進(jìn)步，此后經(jīng)過20年的時(shí)間，中國的海洋地質(zhì)學(xué)終于成長為一門獨(dú)立的學(xué)科。

王圣潔等[3]應(yīng)用信息計(jì)量學(xué)方法，對(duì)中國海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程做了多方面研究。一是通過抽樣統(tǒng)計(jì)，分析了21世紀(jì)最初10年中國海洋地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容及學(xué)科分布，將楊子賡、蕭漢強(qiáng)等所做總結(jié)的時(shí)間軸延伸到21世紀(jì)。二是將統(tǒng)計(jì)時(shí)段再次擴(kuò)大，建立了長達(dá)35年海洋地質(zhì)文獻(xiàn)增長和資料增長的數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)了中國海洋地質(zhì)調(diào)查研究從線性增長到指數(shù)增長之間的拐點(diǎn)，分別在1997年和1999年，與海洋地質(zhì)相關(guān)的文獻(xiàn)增長和資料增長發(fā)生了顯著變化[4]。三是采用“大數(shù)據(jù)”和“知識(shí)體系”的概念與方法，提出了中國海洋地質(zhì)知識(shí)體系“實(shí)體模型”，并對(duì)其規(guī)模進(jìn)行了初步估計(jì)[5]。

21世紀(jì)的第2個(gè)10年，對(duì)于年輕的中國海洋地質(zhì)學(xué)來說，又經(jīng)歷了一個(gè)關(guān)鍵發(fā)展時(shí)期[6]。一是大洋鉆探（IODP）在世紀(jì)之交開啟了南海之旅[7]，特別是“南海深部過程演變”重大研究計(jì)劃，推動(dòng)實(shí)施了三次半的大洋鉆探航次，使南海進(jìn)入國際深海研究前列，在深海盆洋陸相互作用、邊緣海盆地的板緣張裂和氣候演變的低緯驅(qū)動(dòng)等3方面取得了突破性進(jìn)展[8]。二是首次完成1∶100萬海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查全覆蓋，形成了基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的“一圖一庫一報(bào)告”等實(shí)際調(diào)查成果，發(fā)現(xiàn)了中國東部海域“陸源條帶狀”和南?！岸嘣喘h(huán)帶狀”沉積分異特點(diǎn)，取得“東亞洋陸匯聚帶多圈層作用”和南?！盎『髷U(kuò)張與左旋剪切”等理論認(rèn)識(shí)[9-12]。三是中國地質(zhì)調(diào)查局于2017年和2020年先后2次在南海北部陸坡成功實(shí)施天然氣水合物試采，標(biāo)志著中國海洋地質(zhì)在天然氣水合物賦存狀態(tài)及其資源勘查、評(píng)價(jià)、試采等方面取得長足進(jìn)步[13-17]，并進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

綜上所述，中國海洋地質(zhì)學(xué)既是一門年輕學(xué)科，過去40年又經(jīng)歷了一段快速發(fā)展時(shí)期，在取得巨大進(jìn)步的同時(shí)，人們不禁要問：這個(gè)學(xué)科快速發(fā)展的勢(shì)頭是否仍會(huì)延續(xù)？以往關(guān)于發(fā)展階段的劃分是否存在局限性？當(dāng)前中國海洋地質(zhì)學(xué)科又是一個(gè)怎樣的面貌？如果要回答這些問題，需要對(duì)中國的海洋地質(zhì)開展一次整體的研究，以更新對(duì)其發(fā)展歷程的認(rèn)識(shí)，獲得學(xué)科成長的內(nèi)在規(guī)律。本文結(jié)合海洋地質(zhì)工作的既有經(jīng)驗(yàn)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息計(jì)量學(xué)和科學(xué)圖譜的模型與方法[18-19]，對(duì)過去40年學(xué)科發(fā)展過程進(jìn)行追蹤，尋找和挖掘海洋地質(zhì)研究熱點(diǎn)及最新前沿之間的關(guān)系，以理清中國海洋地質(zhì)學(xué)過去的發(fā)展脈絡(luò)，展望當(dāng)下與未來的走向與前景。

1 數(shù)據(jù)采集與研究方法

據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的科研成果是采取期刊論文的形式發(fā)布并傳播的。期刊論文記錄了科學(xué)的發(fā)展，因此成為學(xué)科研究的最佳素材。對(duì)于研究中國的海洋地質(zhì)來說，《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》是一個(gè)良好的載體。汪品先院士曾于2011年撰文指出：《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》創(chuàng)刊于1981年9月，是我國改革開放初期的產(chǎn)物。雖然在嚴(yán)格意義上講還不能說是改革開放的同齡人，而刊物30年來的發(fā)展，卻正是改革開放以來迅猛發(fā)展的縮影。30卷的《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》，就像年輪一樣，記錄了中國海洋地質(zhì)30年的成長史[20]。如今10年過去，《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》迎來創(chuàng)刊40周年，作為中國海洋地質(zhì)領(lǐng)域載文最多的學(xué)術(shù)期刊[21]，在時(shí)間線上又與中國海洋地質(zhì)學(xué)的快速發(fā)展階段完全同步。因此，選擇這本期刊所載論文作為學(xué)科研究的文獻(xiàn)來源，可以通過觀察這個(gè)寶貴的“年輪”，去還原和分析中國海洋地質(zhì)學(xué)的成長過程。

1.1 數(shù)據(jù)采集與處理

1.1.1 文獻(xiàn)檢索與數(shù)據(jù)采集

使用中國知網(wǎng)“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)”進(jìn)行檢索，檢索范圍為1981—2020年，檢索條件分別采用“文獻(xiàn)來源=海洋地質(zhì)研究”和“文獻(xiàn)來源=海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)”對(duì)該刊曾用名和現(xiàn)刊名進(jìn)行檢索，兩次檢索結(jié)果合并后共獲得全部記錄3 896條。

對(duì)檢索記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，刪除“簡訊”“書評(píng)”“新聞報(bào)道”等非論文條目862條，保留“研究論文（Articles）”“綜述與評(píng)述（Reviews）”等A/R論文3 034篇。逐篇論文采集詳細(xì)信息，包括“題名”“作者”“單位”“摘要”“關(guān)鍵詞”“資助項(xiàng)目”“分類號(hào)”“發(fā)表時(shí)間”“被引情況”等內(nèi)容，形成用于分析的數(shù)據(jù)集合。

1.1.2 關(guān)鍵詞處理及規(guī)范化

關(guān)鍵詞分析是信息計(jì)量學(xué)中最主要的內(nèi)容分析方法，這一分析基于以下假設(shè)：① 作者都是很認(rèn)真地在其論文中選擇使用專業(yè)術(shù)語；② 作者使用的關(guān)鍵詞是能夠反映論文內(nèi)容，是值得信賴的指標(biāo)[22]。但在實(shí)際的論文寫作時(shí)，往往并不總能滿足上述假設(shè)。對(duì)于長達(dá)40年的學(xué)術(shù)期刊，出版標(biāo)準(zhǔn)的變化以及學(xué)科發(fā)展過程中專業(yè)術(shù)語的更迭都會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵詞使用不夠一致，進(jìn)而影響關(guān)鍵詞分析的準(zhǔn)確性。因此，在關(guān)鍵詞分析前對(duì)其進(jìn)行處理十分必要。

一是關(guān)鍵詞補(bǔ)充標(biāo)引?！逗Ｑ蟮刭|(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》1981—1990年共有36期沒有標(biāo)引關(guān)鍵詞，需要參考題名、摘要及論文內(nèi)容重新選擇適當(dāng)?shù)闹黝}詞進(jìn)行補(bǔ)充標(biāo)引，累積更新論文信息389篇。

二是對(duì)關(guān)鍵詞分2次進(jìn)行規(guī)范化處理，以簡化關(guān)鍵詞分析的復(fù)雜性。在所有3 034篇A/R論文中，共出現(xiàn)關(guān)鍵詞13 053個(gè)，去掉重復(fù)后仍有獨(dú)立關(guān)鍵詞6 527個(gè)，數(shù)量巨大。首先對(duì)同義詞和近義詞進(jìn)行合并，如“Mg/Ca比”“Mg/Ca比值”統(tǒng)一為“Mg/Ca”，“岸灘侵蝕”“岸灘沉積”“岸灘演變”合并為“岸灘”，“搬運(yùn)動(dòng)力”“搬運(yùn)機(jī)制”“搬運(yùn)作用”合并為“搬運(yùn)”；另外，對(duì)個(gè)別誤用的關(guān)鍵詞進(jìn)行了更正，如“古地磁飄移”修改為“古地磁漂移”，“南極普利茲灣”統(tǒng)一為“南極普里茲灣”。經(jīng)過第1次規(guī)范化處理后，關(guān)鍵詞數(shù)量降至3 744個(gè)。

第2次規(guī)范化處理是對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)一步分類歸納，并合并為4大主題39類（表1）。第1個(gè)主題是“研究區(qū)域”，按照《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》期刊論文的特點(diǎn)細(xì)分為“中國海域及鄰區(qū)”“渤、黃、東?！薄安澈！薄包S?！薄皷|海”“南?！薄爸袊睾！薄疤窖蠹班徑Ｓ颉薄坝《妊蠹班徑Ｓ颉薄按笪餮蠹班徑Ｓ颉薄皟蓸O地區(qū)”“陸域第四紀(jì)等地質(zhì)研究”“其他區(qū)域”。第2個(gè)主題是“地質(zhì)年代”，劃分為“人類活動(dòng)與短期變化”“全新世”“第四紀(jì)”“新生代”“中—古生代”“前古生代”。第3個(gè)主題是“調(diào)查研究方法”，劃分為“地球物理探測(cè)與處理”“海底觀測(cè)與地質(zhì)取樣”“海洋遙感與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)”“地球化學(xué)與生物地質(zhì)”“實(shí)驗(yàn)分析及測(cè)年”“數(shù)據(jù)處理及信息技術(shù)”“重大計(jì)劃”“其他方法”。第4個(gè)主題是“學(xué)科領(lǐng)域”，參考楊子賡主編的《海洋地質(zhì)學(xué)》一書進(jìn)行劃分，主要包括“地形地貌”“構(gòu)造地質(zhì)”“近海盆地等油氣地質(zhì)”“域外油氣地質(zhì)”“天然氣水合物等新能源地質(zhì)”“沉積與環(huán)境及層序地層”“海岸帶、三角洲及海平面變化”“固體礦產(chǎn)”“地質(zhì)災(zāi)害”“古海洋學(xué)”。通過對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行主題分類，可以有效地對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域和研究前沿進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 主題分類及關(guān)鍵詞個(gè)數(shù)Table 1 Subjects and numbers of different key words

1.2 主要研究方法

1.2.1 關(guān)鍵詞詞頻及時(shí)序變化

詞頻（word frequency）是指詞匯在文章中出現(xiàn)的次數(shù)。早在20世紀(jì)40年代，美國學(xué)者齊普夫（George K. Zipf）[18]就提出了“詞頻分布定律”：在一個(gè)包含n個(gè)詞匯的文章中，將這些詞匯按其出現(xiàn)的頻次從高到低排序，那么序號(hào)r和其出現(xiàn)頻次f之積f×r，將近似地為一個(gè)常數(shù)，即f×r=c，(式中r=1,2,3,…,n)?！霸~頻分布定律”描述了這樣一個(gè)事實(shí)：文章中的詞匯并非平均分布！由于作者往往傾向于經(jīng)常使用某些詞匯，導(dǎo)致這些詞匯使用率很高，而其他多數(shù)詞匯則使用次數(shù)較少。“詞頻分布定律”揭示的語言現(xiàn)象對(duì)信息計(jì)量產(chǎn)生深刻影響，特別是在自動(dòng)標(biāo)引和文獻(xiàn)檢索領(lǐng)域，如何選擇合適詞頻的詞匯，才能兼顧“查全”和“查準(zhǔn)”，成為一個(gè)實(shí)用的研究課題。

不同于一般文章中使用的詞匯，學(xué)術(shù)論文中的關(guān)鍵詞是天然具有檢索價(jià)值的有效詞匯：① 關(guān)鍵詞優(yōu)先選用所屬學(xué)科的主題詞，即從自然語言中優(yōu)選出來并經(jīng)過規(guī)范化的、表達(dá)各種概念的語詞，因此能夠表征學(xué)科研究內(nèi)容和主題；② 在學(xué)科發(fā)展的初期，隨著論文數(shù)量增加，使用的關(guān)鍵詞總數(shù)同步增多，到了學(xué)科發(fā)展的后期，新增關(guān)鍵詞數(shù)量增長趨緩，可以通過這一趨勢(shì)識(shí)別學(xué)科是處在“成長期”還是“成熟期”；③ 每個(gè)關(guān)鍵詞都有其生命周期，包括“引入期”、“成長期”和“發(fā)展期”，如果追蹤一組關(guān)鍵詞的生命周期，就能夠識(shí)別相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展過程（圖1）[23]；④ 當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)眾多作者選擇使用相同的關(guān)鍵詞，將出現(xiàn)“高頻熱詞”，因此出現(xiàn)學(xué)科熱點(diǎn)。目前，對(duì)于關(guān)鍵詞詞頻變化有多種計(jì)量方法，中國學(xué)者馬崢等在關(guān)鍵詞分析中引入了“紅點(diǎn)指標(biāo)（Red Point Factor）”：首先按照詞頻從高到低排序，選擇前1%的關(guān)鍵詞構(gòu)成“高頻關(guān)鍵詞集合”，其次統(tǒng)計(jì)與“高頻關(guān)鍵詞集合”相關(guān)的論文數(shù)量，并將其在所有論文中的占比定義為“紅點(diǎn)指標(biāo)”[24]。這一計(jì)量方法被用于從內(nèi)容層面對(duì)期刊質(zhì)量和影響潛力進(jìn)行預(yù)先評(píng)估，本文在這里引申使用以描述學(xué)科熱點(diǎn)的時(shí)間變化。

圖1 關(guān)鍵詞時(shí)序分布及演化模型[23]Fig.1 The life cycle evolution model of a key word[23]

1.2.2 共詞分析與科學(xué)圖譜

與詞頻統(tǒng)計(jì)相比，共詞分析（co-word analysis）可以更多揭示關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，進(jìn)而展示學(xué)科內(nèi)在結(jié)構(gòu)等高階特征。早在20世紀(jì)80年代，3位法國學(xué)者Callon M、Law J和Rip A在其著作《Mapping the Dynamics of Science and Technology》中共同提出共詞分析方法[25]，此后，該方法在人工智能、科學(xué)計(jì)量學(xué)、信息科學(xué)和信息檢索等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

共詞分析基于以下原理：2個(gè)關(guān)鍵詞在同一篇論文中一起出現(xiàn)的次數(shù)越多，則表明關(guān)鍵詞代表的主題關(guān)系越緊密。因此，通過統(tǒng)計(jì)主題詞兩兩之間共同出現(xiàn)的頻率，便可形成一個(gè)由這些詞匯及其關(guān)聯(lián)關(guān)系組成的共詞網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的遠(yuǎn)近（共現(xiàn)頻率）反映主題內(nèi)容的親疏關(guān)系。

共詞分析的計(jì)量指標(biāo)主要包括共現(xiàn)頻率、包容指數(shù)、臨近指數(shù)等[26-28]，其定義如下：

（1）共現(xiàn)頻率：假定有一個(gè)n篇文獻(xiàn)組成的數(shù)據(jù)集，一對(duì)關(guān)鍵詞ti與tj在所有文獻(xiàn)中一起出現(xiàn)的次數(shù)Cij，則是這對(duì)關(guān)鍵詞的共現(xiàn)頻率。當(dāng)i/j=1,2,3,…,n，則構(gòu)成由所有關(guān)鍵詞組成的n階共詞矩陣。

（2）包容指數(shù)：Iij=Cij/min(Ci,Cj)。其中，Cij是ti與tj的共現(xiàn)頻率，Ci是關(guān)鍵詞ti在文獻(xiàn)集合中出現(xiàn)的頻次，Cj是關(guān)鍵詞tj出現(xiàn)的頻次，min(Ci,Cj)是Ci和Cj兩個(gè)頻次的最小值。包容指數(shù)主要用來測(cè)量那些較高詞頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)頻率。

（3）臨近指數(shù)：Pij=(Cij/(Ci×Cj))×n。其中,Cij、Ci、Cj與包容指數(shù)含義相同，n代表集合中文獻(xiàn)的數(shù)量。臨近指數(shù)法與包容指數(shù)相反，主要用來測(cè)量低頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)頻率。

（4）相互包容指數(shù)：Eij=(Cij/Ci)×(Cij/Cj)=(Cij)2/(Ci×Cj)。其中,Cij、Ci、Cj與包容指數(shù)含義相同，Eij值為0～1。由于相互包容指數(shù)可以同時(shí)計(jì)算關(guān)鍵詞ti和tj出現(xiàn)的頻率，因此也被稱為等價(jià)系數(shù)。

2 結(jié)果與討論

前面已有敘述，《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》1981—2020年共正式出版40卷188期，載文3 896篇，其中“研究論文”“綜述與評(píng)述”合計(jì)3 034篇。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在所有A/R論文中，共使用關(guān)鍵詞13 053個(gè)，平均每篇論文使用關(guān)鍵詞4.3個(gè)。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵詞數(shù)量的分布情況，論文中關(guān)鍵詞最多使用8個(gè)，4~5個(gè)關(guān)鍵詞論文數(shù)量最多，占比超過75%。

在所有13 053個(gè)關(guān)鍵詞中，經(jīng)去重后共有獨(dú)立關(guān)鍵詞6 527個(gè)。通過對(duì)同義或近義詞進(jìn)行合并，剩余關(guān)鍵詞3 744個(gè)。再將保留的關(guān)鍵詞進(jìn)一步分類歸納，確定為4大主題39類（表1）。下面的詞頻統(tǒng)計(jì)結(jié)果均針對(duì)合并后的3 744個(gè)關(guān)鍵詞，對(duì)于研究熱點(diǎn)和學(xué)科結(jié)構(gòu)的討論則按照主題分類展開。

2.1 高頻關(guān)鍵詞與研究熱點(diǎn)

2.1.1 “高頻關(guān)鍵詞集合”

對(duì)論文中所有關(guān)鍵詞進(jìn)行排序，然后分類匯總后得到每個(gè)關(guān)鍵詞的詞頻，從高到低排列可以取得排名前30位的關(guān)鍵詞。從數(shù)量上看，這些“高頻關(guān)鍵詞”約占全部關(guān)鍵詞的1%，將這些關(guān)鍵詞的詞頻累加，則超過全部頻次的21%（表2）。

具體分析“高頻關(guān)鍵詞集合”的構(gòu)成，可以了解中國海洋地質(zhì)的基本情況。排在第1位的“南?！币恢笔侵袊Ｑ蟮刭|(zhì)調(diào)查研究的熱點(diǎn)區(qū)域。類似研究區(qū)域的關(guān)鍵詞還有排在第4位的“南黃海”、第16位的“東海”、第25位的“渤海”以及第26位的“南海北部”，表明中國近海是海洋地質(zhì)工作的重點(diǎn)區(qū)域。此外，具有地域?qū)傩缘年P(guān)鍵詞還有排在第13位的“黃河”和第27位的“長江口”，這與中國海洋地質(zhì)研究長期關(guān)注海岸帶及大河三角洲的態(tài)勢(shì)是一致的。

“高頻關(guān)鍵詞集合”包括更多描述學(xué)科方向的關(guān)鍵詞，如排在第2位的“地質(zhì)構(gòu)造”、第5位的“天然氣水合物”、第7位的“沉積環(huán)境”、第12位的“環(huán)境地質(zhì)”、第18位的“地球化學(xué)”等，這些關(guān)鍵詞大多由含義相近的關(guān)鍵詞合并而成，代表了研究領(lǐng)域。以“地質(zhì)構(gòu)造”為例，包含了“構(gòu)造體系”“構(gòu)造運(yùn)動(dòng)”“構(gòu)造演化”“構(gòu)造作用”“構(gòu)造分區(qū)”“構(gòu)造抬升”“構(gòu)造沉降”等21種原始關(guān)鍵詞，這些原始關(guān)鍵詞的意義雖各有側(cè)重，但都是用來描述“地質(zhì)構(gòu)造”的各項(xiàng)特征。此外，從上述合并后的關(guān)鍵詞來看，中國海洋地質(zhì)學(xué)科發(fā)展較為全面，涉及構(gòu)造、沉積、資源、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域。如果考慮到“第四紀(jì)”“全新世”“末次冰期”等高頻關(guān)鍵詞，中國海洋地質(zhì)過去40年的工作以淺層居多，古氣候、古環(huán)境方面的研究成果較為突出。

將40年的文獻(xiàn)按照出版年度分為4個(gè)時(shí)期，分別統(tǒng)計(jì)其關(guān)鍵詞詞頻，經(jīng)排序后獲得每10年排名前30位的高頻關(guān)鍵詞。這一結(jié)果既可表征每10年內(nèi)的研究熱點(diǎn)，也可以通過與“40年高頻關(guān)鍵詞集合”進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)各階段的不同之處。從表2所列的結(jié)果可以看出，1981—1990年30個(gè)高頻關(guān)鍵詞中，有13個(gè)處在“40年高頻關(guān)鍵詞集合”范圍之外，這些關(guān)鍵詞表明：在中國海洋地質(zhì)成長初期，利用“有孔蟲”“介形蟲”“磁性地層”等手段，研究近海陸架“海進(jìn)海退”過程，建立“第四紀(jì)地層”層序是這一時(shí)期海洋地質(zhì)最基礎(chǔ)和先行的工作。1991—2000年的高頻關(guān)鍵詞則揭示了另外的研究特點(diǎn)，一是“古海洋”成為這一時(shí)期的熱詞；二是高頻關(guān)鍵詞中首次出現(xiàn)“南極”和“太平洋”，表明中國的海洋地質(zhì)開始邁出走向深海大洋的步伐；三是“多金屬結(jié)核結(jié)殼”研究增多，大洋礦產(chǎn)成為這一時(shí)期的另一熱點(diǎn)。21世紀(jì)以來的2個(gè)10年則顯示出新的研究特點(diǎn)：第1個(gè)10年的研究與40年的整體趨勢(shì)最為一致，“天然氣水合物”異軍突起，成為中國海洋地質(zhì)的前沿領(lǐng)域；第2個(gè)10年則保持了這樣的趨勢(shì)，“天然氣水合物”上升到第3位，研究熱度不減，“深水區(qū)”“中生代”成為高頻關(guān)鍵詞，代表了海洋油氣調(diào)查開始進(jìn)入“深水、深層”等新領(lǐng)域。

表2 《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》載文中詞頻前30位的關(guān)鍵詞Table 2 Top 30 word frequency key words in "Marine Geology and Quaternary Geology"

2.1.2 新增關(guān)鍵詞數(shù)量及年度變化

對(duì)關(guān)鍵詞和論文出版時(shí)間進(jìn)行排序，關(guān)鍵詞去重后按年度分類匯總，即可得到新增關(guān)鍵詞數(shù)量的年度數(shù)據(jù)（表3）。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，關(guān)鍵詞的年度增加可以分為3個(gè)階段：① 初期的1981—1995年，新增關(guān)鍵詞數(shù)量呈震蕩增加態(tài)勢(shì)，平均每年增加61個(gè)；② 1995年，新增關(guān)鍵詞數(shù)量達(dá)到一個(gè)局部峰值后回落，此后至2007年呈現(xiàn)每年遞增趨勢(shì)，從1996年的67個(gè)增長到2007年的137個(gè)，平均每年增加95個(gè)；③ 2007—2020年，新增關(guān)鍵詞數(shù)量再次呈現(xiàn)震蕩增加態(tài)勢(shì)，平均每年增加129個(gè)。

表3 《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》新增關(guān)鍵詞數(shù)量及紅點(diǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 Number of new key words and Annual RPF of "Marine Geology and Quaternary Geology"

上述數(shù)據(jù)沒有考慮論文數(shù)量的年度差異，而論文數(shù)量變化恰恰對(duì)新增關(guān)鍵詞有直接影響。通過將年度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為“篇均論文新增關(guān)鍵詞數(shù)量”，可以得到更為客觀的結(jié)果。從圖2可以看出：① 在最初的15年，篇均論文新增關(guān)鍵詞數(shù)量仍呈震蕩增加態(tài)勢(shì)，至1995年達(dá)到頂點(diǎn)，每篇論文出現(xiàn)1.9個(gè)新關(guān)鍵詞；② 1998—2016年，篇均論文新增關(guān)鍵詞數(shù)量震蕩下滑，從1.5個(gè)下降到0.9個(gè)，下降幅度達(dá)到40%；③ 2016年后，篇均論文新增關(guān)鍵詞數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步增加趨勢(shì)，從開始的0.9個(gè)上升為1.3個(gè)，上升幅度超過40%。

此外，通過比較論文關(guān)鍵詞與“40年高頻關(guān)鍵詞集合”是否吻合獲得年度紅點(diǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)。從獲得的結(jié)果及圖2可以看出：① 最初15年的紅點(diǎn)指標(biāo)呈現(xiàn)震蕩下降態(tài)勢(shì)，從1983年最高的83%下降到1995年最低的39%，變化幅度超過50%；② 自2000年開始，紅點(diǎn)指標(biāo)趨于穩(wěn)定，大致圍繞60%的均值上下波動(dòng)，變化幅度小于10%。

圖2 新增關(guān)鍵詞數(shù)量與紅點(diǎn)指標(biāo)的年度變化Fig.2 Number of new key words and Annual RPF

同時(shí)考慮新增關(guān)鍵詞數(shù)量和紅點(diǎn)指標(biāo)的年度變化，可以獲得以下認(rèn)識(shí)：① 過去40年，篇均論文新增關(guān)鍵詞數(shù)量大致在1個(gè)上下波動(dòng)，并未出現(xiàn)增長停滯等“關(guān)鍵詞飽和”現(xiàn)象，這一穩(wěn)定增加趨勢(shì)表明：新的研究主題和方向持續(xù)出現(xiàn)，研究前沿相繼輪替，使得中國的海洋地質(zhì)長期處在一個(gè)連續(xù)快速發(fā)展階段；② 紅點(diǎn)指標(biāo)圍繞60%波動(dòng)，大致代表“熱點(diǎn)關(guān)注性研究”和“前沿探索性研究”所占的比例，二者的合理結(jié)合推動(dòng)了中國海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展和創(chuàng)新；③ 從年度變化來看，雖然存在一個(gè)1995—2000年的過渡階段，但觀察其前后兩個(gè)時(shí)期，篇均論文新增關(guān)鍵詞數(shù)量和紅點(diǎn)指標(biāo)均變化不大，是否存在一個(gè)學(xué)科發(fā)展轉(zhuǎn)折點(diǎn)仍需其他方面的證據(jù)。

2.1.3 中國海洋地質(zhì)主要研究區(qū)域熱點(diǎn)分布

根據(jù)過去40年已發(fā)表的論文，中國海洋地質(zhì)研究區(qū)域主要集中在中國沿海、中國近海、大洋及兩極地區(qū)（表1）。從關(guān)鍵詞詞頻分布來看，中國沿海、中國近海關(guān)鍵詞詞頻占比超過80%，是中國海洋地質(zhì)最重要的研究區(qū)域，大洋及兩極地區(qū)合計(jì)占比16.7%，在中國海洋地質(zhì)研究中占有一定比重（圖3）。

圖3 中國海洋地質(zhì)研究區(qū)域關(guān)鍵詞詞頻分布Fig.3 Study area and relative key words frequency

具體分析中國近海的幾個(gè)海域，與渤海相關(guān)的關(guān)鍵詞詞頻最低，僅為8%；其次為黃海和東海，分別占比14%和16.6%；南海關(guān)鍵詞個(gè)數(shù)和詞頻均居高位，分別為95個(gè)和36.3%，幾乎是渤海、黃海和東海的總和，顯示出極高的研究熱度[29]。如果考慮到4個(gè)海域面積上的差別，其詞頻分布又反映出地球科學(xué)最基本的特點(diǎn)：即研究區(qū)域越大，其地質(zhì)現(xiàn)象和科學(xué)問題越多，因此容易成為研究熱點(diǎn)。南海的面積遠(yuǎn)超渤海、黃海和東海，無疑是深?？茖W(xué)的天然實(shí)驗(yàn)室！正如汪品先院士所述：南海最深5 000 m，水柱的壓力就有500 個(gè)大氣壓，大洋鉆探成為最重要的研究手段。中國1998年加入國際大洋鉆探計(jì)劃，1999 年就在南海實(shí)現(xiàn)了第1個(gè)大洋鉆探航次，研究東亞季風(fēng)。2014—2018年間，又在南海完成了4個(gè)航次探索海盆成因，在4 000 m上下的深海底里鉆探基巖，使南海一舉成為大洋鉆探研究程度最高 的邊緣海[7,30-31]。

與中國沿海和近海相比，大洋及兩極地區(qū)的關(guān)鍵詞詞頻較低，合計(jì)占比16.7%，反映了中國海洋地質(zhì)工作以近海為主，兼顧大洋及兩極地區(qū)的總體態(tài)勢(shì)。具體分析各大洋的研究狀況，距離中國最近的西太平洋研究工作最多，關(guān)鍵詞詞頻占比達(dá)到66.6%，是中國海洋地質(zhì)從近海走向大洋的重點(diǎn)區(qū)域。印度洋和大西洋關(guān)鍵詞詞頻占比僅為7.8%和3.1%，反映了在這兩個(gè)區(qū)域開展的科考航次和研究成果仍處在一個(gè)較低水平。如果觀察關(guān)鍵詞詞頻的時(shí)序分布，可以發(fā)現(xiàn)印度洋區(qū)域有明顯增長趨勢(shì)（圖4），自2011年以來，陸續(xù)發(fā)表關(guān)于“印度洋中脊熱液活動(dòng)”“海盆多金屬結(jié)核結(jié)殼”“天然氣水合物資源估算”“孟加拉灣第四紀(jì)環(huán)境”等多篇研究論文，顯示出該區(qū)域較高的關(guān)注度，相信隨著海上絲綢之路沿線國家更為密切的科研合作，印度洋及相鄰海域的海洋地質(zhì)研究將會(huì)有持續(xù)的增長[32-33]。

圖4 大洋及兩極地區(qū)關(guān)鍵詞詞頻時(shí)序分布Fig.4 Key words frequency relative with Ocean and polar regions

中國在兩極地區(qū)開展科考和研究的時(shí)間較晚。自1983年中國正式加入《南極條約》，1984年開始進(jìn)行大規(guī)模極地考察,至今已經(jīng)進(jìn)行了36次南極考察、11 次北冰洋科考和16 次黃河站科考。從專業(yè)領(lǐng)域來看，極地環(huán)境、生態(tài)與極地地質(zhì)相關(guān)研究較多，在北極地區(qū),巴倫支海、楚科奇海、白令海、波弗特海、弗拉姆海峽、斯瓦爾巴群島是研究的熱點(diǎn)區(qū)域，在南極地區(qū),南大洋環(huán)流、南極冰蓋動(dòng)力學(xué)、冰芯古氣候、海洋生物與生態(tài)等是國際上研究的焦點(diǎn),南極重要的邊緣海如威德爾海、羅斯海以及南極半島是研究的熱點(diǎn)區(qū)域[34]。

2.2 共詞分析與學(xué)科結(jié)構(gòu)圖譜

2.2.1 Top100關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

使 用CiteSpace[35-36]對(duì)3 034篇論 文 中的關(guān) 鍵 詞進(jìn)行共詞分析，計(jì)算范圍選擇詞頻最高的100個(gè)關(guān)鍵詞，時(shí)間切片選擇為10年，根據(jù)共現(xiàn)頻率（Cosine）繪制共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)并使用尋徑算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡化。在網(wǎng)絡(luò)圖譜中，關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)以年輪樣式表示，其中，節(jié)點(diǎn)的大小代表關(guān)鍵詞的詞頻，深色表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)時(shí)間較早，淺色表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的時(shí)間較新，紫色表示節(jié)點(diǎn)的中心性特征，說明該節(jié)點(diǎn)與較多的關(guān)鍵詞存在共現(xiàn)關(guān)系（圖5）。從圖中可以直觀看出，高頻關(guān)鍵詞最為醒目，排在前3位的“南?！薄暗刭|(zhì)構(gòu)造”“粒度”都具有從深色到淺色的年輪結(jié)構(gòu)，表明相關(guān)的研究在過去40年得以連續(xù)開展，是中國海洋地質(zhì)的熱點(diǎn)區(qū)域或熱點(diǎn)方向，類似的高頻關(guān)鍵詞還包括“南黃?！薄俺练e環(huán)境”“古氣候”“表層沉積物”等。與上述完整年輪結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不同，“第四紀(jì)”“孢粉分析”以深色為主，表明這2個(gè)關(guān)鍵詞相關(guān)的研究工作開展較早，而后期呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。值得關(guān)注的高頻關(guān)鍵詞還有“天然氣水合物”“物源”，二者以淺色為主，表明其代表的研究方向較新，是當(dāng)前的2個(gè)研究熱點(diǎn)。

圖5 Top100關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.5 The co-occurrence network of top 100 key words

圖5中節(jié)點(diǎn)的大小與結(jié)構(gòu)代表了關(guān)鍵詞詞頻及其時(shí)序分布，因其可視化的表達(dá)形式較統(tǒng)計(jì)方法中的數(shù)據(jù)結(jié)果更為直觀，更易發(fā)現(xiàn)潛在的學(xué)科研究熱點(diǎn)。除此之外，共詞分析還提供了其他重要的計(jì)算結(jié)果，主要包括節(jié)點(diǎn)中心性（Centrality）和突現(xiàn)度（Burstness）。在Top100關(guān)鍵詞中，節(jié)點(diǎn)中心性最高的前30個(gè)關(guān)鍵詞是：“珊瑚礁”“西沙”“晚第四紀(jì)”“溫躍層”“地層”“地質(zhì)結(jié)構(gòu)”“浮游有孔蟲”“海平面變化”“南沙”“氧同位素”“環(huán)境地質(zhì)”“礦物學(xué)”“油氣藏”“生物礁”“含油氣盆地”“西太平洋”“中生代”“東海陸架盆地”“冰期/間冰期”“長江三角洲”“海岸帶沉積”“第四紀(jì)”“新構(gòu)造”“重礦物”“物源”“南海東部”“地震探測(cè)”“珠江口盆地”“上新世”“邊緣?！?，這些詞匯與較多的關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)，在共詞網(wǎng)絡(luò)中起到橋梁紐帶作用，代表了中國海洋地質(zhì)值得注意的關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵領(lǐng)域或關(guān)鍵方法。

突變度用來測(cè)量關(guān)鍵詞的急劇增加，其可以理解為計(jì)算時(shí)段關(guān)鍵詞詞頻超出平均值的程度[37]。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，存在突變關(guān)鍵詞98個(gè)，排在前30位的突變關(guān)鍵詞是：“第四紀(jì)”“天然氣水合物”“物源”“有孔蟲”“海進(jìn)/還退”“古海洋”“晚更新世”“南?！薄盀I淺?！薄鞍鍓K俯沖”“地層”“神狐海域”“深水區(qū)”“南沙”“孢粉分析”“沉積相/旋回”“北黃?！薄皷|海陸架盆地”“介形蟲”“數(shù)字模擬”“磁化率”“古氣候”“南極”“儲(chǔ)層”“磁性地層”“海岸”“鐵錳結(jié)核結(jié)殼”“珠江口盆地”“地質(zhì)構(gòu)造/活動(dòng)”“中生代”，其中，最近10年急劇增加的關(guān)鍵詞有“神狐海域”“天然氣水合物”“深水區(qū)”“中生代”“東海陸架盆地”“珠江口盆地”“板塊俯沖”等，這些關(guān)鍵詞代表了中國海洋地質(zhì)當(dāng)前的研究前沿和熱點(diǎn)（表4）。

表4 Top30 突變關(guān)鍵詞及時(shí)間分布Table 4 Top 30 key words with the strongest bursts

2.2.2 基于主題分類的學(xué)科結(jié)構(gòu)圖譜

使用CiteSpace對(duì)4大主題和39種類型進(jìn)行共詞分析并繪制網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖6），可以獲得學(xué)科結(jié)構(gòu)之間的整體面貌。圖6-①是4大主題共詞分析結(jié)果，其中“學(xué)科領(lǐng)域”詞頻最大，累計(jì)出現(xiàn)2 805次，占比接近40%，“研究區(qū)域”、“調(diào)查與研究方法”和“地質(zhì)年代”依次占比30%、20%和10%；此外，4大主題中僅“學(xué)科領(lǐng)域”占據(jù)中心位置，其他3個(gè)主題與其相關(guān)聯(lián)，按關(guān)聯(lián)強(qiáng)度進(jìn)行比較，“研究區(qū)域”最為重要，其次是“調(diào)查研究方法”，排在最后是“地質(zhì)年代”，這個(gè)順序既是過去40年的數(shù)據(jù)得到的結(jié)果，也可以在未來的學(xué)科發(fā)展中予以參考。

圖6-②是39種類型共詞分析結(jié)果，最直觀的特征是高頻詞同時(shí)也是中心性詞匯，如詞頻最高的“沉積與環(huán)境及層序地層”，其中心性也最強(qiáng)，類似的學(xué)科分支還有“地球化學(xué)與生物地質(zhì)”“構(gòu)造地質(zhì)”等，都是兼具較高熱度的中心性詞匯。只有一個(gè)例外是“海岸帶、三角洲與海平面變化”，雖然詞頻不高，卻具有很高的中心特性?！澳虾！笔请`屬“研究區(qū)域”唯一的高頻詞，無論是關(guān)鍵詞分析還是主題類型分析的結(jié)果，“南海”都排在前列，再次證實(shí)“南?！笔侵袊Ｑ蟮刭|(zhì)的一個(gè)最熱的研究熱點(diǎn)。

圖6 主題類型共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.6 The co-occurrence network of terms and categories

主題類型共詞分析同樣獲得突變檢測(cè)結(jié)果。在所有符合突變特征的16個(gè)主題類型中，有4個(gè)突變發(fā)生在最近10年，包括“天然氣水合物等新能源地質(zhì)”“域外油氣地質(zhì)”“印度洋及鄰近海域”“中—古生代”，這些學(xué)科領(lǐng)域、研究區(qū)域或深層系是值得注意的研究前沿。

為了更好地表示學(xué)科結(jié)構(gòu)，還對(duì)7個(gè)主要領(lǐng)域以及調(diào)查研究中常用的3種方法進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和比較（圖7），根據(jù)詞頻大小可以劃分出3個(gè)等級(jí)，①“沉積與環(huán)境及層序地層”“構(gòu)造地質(zhì)”“地球化學(xué)與生物地質(zhì)”3類詞頻超過1 000次，認(rèn)為是中國海洋地質(zhì)最基礎(chǔ)的研究領(lǐng)域；②“近海盆地等油氣地質(zhì)”“地球物理探測(cè)與處理”“海岸帶、三角洲與海平面變化”“實(shí)驗(yàn)分析及測(cè)年”4類詞頻都在400以上，是海洋地質(zhì)最為重要的研究方向；③“地形地貌”“天然氣水合物等新能源地質(zhì)”“古海洋學(xué)”3類詞頻均小于300，說明這些研究方向論文較少，其中，“天然氣水合物等新能源地質(zhì)”相關(guān)關(guān)鍵詞雖然在1992年就已經(jīng)出現(xiàn)，直至2000年以后才出現(xiàn)了爆發(fā)性增長，其關(guān)鍵詞詞頻是平均值的2倍，這一趨勢(shì)顯示出“天然氣水合物研究”從“前沿”到“熱點(diǎn)”的演化模式。

圖7 中國海洋地質(zhì)學(xué)主要學(xué)科領(lǐng)域和調(diào)查研究方法雷達(dá)圖Fig.7 Radar maps for major subjects and research methods of marine geology in China

3 結(jié)論與展望

選擇《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》1981—2020年共40年的論文數(shù)據(jù)，應(yīng)用關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)和共詞分析方法，對(duì)中國海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程與研究熱點(diǎn)進(jìn)行解析，得到以下結(jié)論：

（1）過去40年，篇均新增關(guān)鍵詞數(shù)量和年度論文紅點(diǎn)指標(biāo)保持穩(wěn)定，中國的海洋地質(zhì)處在一個(gè)持續(xù)發(fā)展階段，這一快速增長趨勢(shì)在未來15～20年里預(yù)計(jì)不會(huì)發(fā)生改變[4]。

（2）從研究區(qū)域來看，中國海洋地質(zhì)工作的重心集中在中國近海，南海是其中的熱點(diǎn)海區(qū)；從大洋和兩極地區(qū)來看，臨近中國的西太平洋和遠(yuǎn)離中國的南北兩極是潛在熱點(diǎn)區(qū)域，印度洋和大西洋的研究成果較少。

（3）從關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析來看，南海北部天然氣水合物、近海盆地中—古生代深層油氣、西太平洋板塊構(gòu)造活動(dòng)機(jī)制以及海上絲綢之路沿線海域是當(dāng)前的前沿領(lǐng)域，有望成為新的熱點(diǎn)。

以上研究基于論文關(guān)鍵詞開展的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合可視化圖譜進(jìn)行的討論，對(duì)于中國海洋地質(zhì)發(fā)展歷程和整體面貌給出了自己的答案。但學(xué)科的發(fā)展除了內(nèi)在規(guī)律之外，還受到國家需求、科技政策、國際合作等外在因素影響，如果能夠進(jìn)一步探討推動(dòng)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力機(jī)制，就能更好地對(duì)未來進(jìn)行預(yù)測(cè)。此外，加強(qiáng)對(duì)全球海洋地質(zhì)學(xué)的計(jì)量分析，開展中國海洋地質(zhì)與國際研究的對(duì)比，也將是一個(gè)有意義的研究方向。

致謝：本文為《海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)》創(chuàng)刊40周年而作，通過對(duì)期刊載文進(jìn)行計(jì)量分析，揭示了中國海洋地質(zhì)學(xué)發(fā)展歷程及其研究熱點(diǎn)與前沿。何起祥研究員審讀了論文，并提出寶貴的修改意見，對(duì)此深表感謝！