2009—2018年國內(nèi)外冰川沉積物研究現(xiàn)狀及熱點分析?

張 威 唐倩玉 趙 賀 李亞鵬 喬靜茹 成 然 孫 波

(遼寧師范大學地理科學學院，遼寧 大連 116029)

0 引 言

當山地達到雪線以上高度，地形條件適宜時就會有積雪產(chǎn)生，山地越高，地形條件越好，積雪也會越多，積雪經(jīng)過壓實、融化、滲透和凍結(jié)等作用后轉(zhuǎn)化為冰川冰.因為冰川底部受到的剪切力大，塑性大于剛性，所以它的運動速度快，將整個冰川拖向下游運動[1].運動的冰川不斷地把卷入其中的巖屑從冰川的積累區(qū)搬運到消融區(qū)，在搬運的過程中對巖屑進行加工和改造，最后在消融區(qū)的適當位置卸下巖屑，形成各種類型的冰川沉積物[2].早期對冰川沉積物的研究主要包括:通過冰川沉積物的地貌確定古冰川的作用范圍及其面積[3]；從冰川沉積物的相對位置和風化程度確定相對新老關(guān)系，進而劃分冰期[4]；對冰川沉積物的類型進行劃分，冰川沉積物根據(jù)搬運的動力不同可以分為2類，一類是由冰川搬運堆積形成的冰磧物，另一類是由冰川融水從冰川末端搬運形成的冰水沉積物[1，5-7].

對文獻進行檢索和分析，可以了解研究領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)[8].為了能夠了解冰川沉積物在國際和國內(nèi)研究和發(fā)展的現(xiàn)狀，本文根據(jù)Web of Science和中國知網(wǎng)學術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(以下簡稱中國知網(wǎng))上獲取的數(shù)據(jù)，通過Bibexcel、Ucinet、Netdraw 和SPSS等軟件對國內(nèi)外冰川沉積物2009—2018年的研究狀況及熱點進行分析，為以后冰川沉積物的進一步研究提供參考.

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文的外文數(shù)據(jù)來自Web of Science網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的核心合集，對2009—2018年冰川沉積物相關(guān)的文獻進行檢索，通過高級檢索對主題詞“冰川沉積物”進行檢索，檢索詞為“glacial sediment”或“glacial deposit”，共獲得8 565條檢索結(jié)果.然后將檢索結(jié)果對關(guān)鍵詞等信息進行下載分析.國內(nèi)文獻的數(shù)據(jù)來自中國知網(wǎng)，對2009—2018年冰川沉積物相關(guān)的文獻進行檢索，通過高級檢索對主題詞“冰川沉積物”進行檢索，共獲得57條檢索結(jié)果.

1.2 研究方法

采用文獻計量法對2009—2018年國外冰川沉積物的研究現(xiàn)狀及熱點進行分析和可視化的處理.首先通過Bibexcel軟件對數(shù)據(jù)進行處理，提取國外8 565篇文獻中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞詞頻并生成相關(guān)矩陣，再使用Excel及其VB編輯器對相關(guān)矩陣進行補全和歸一化處理形成共詞矩陣.共詞矩陣中除對角線的任意一個數(shù)字代表的是其所在的橫坐標的關(guān)鍵詞和其所在的縱坐標的關(guān)鍵詞在同一篇文章中出現(xiàn)的次數(shù)，而共詞矩陣對角線的數(shù)字代表的是這個關(guān)鍵詞出現(xiàn)的詞頻[9-10].本文選擇Ochiia系數(shù)統(tǒng)計指數(shù)對數(shù)據(jù)進行處理[11]:

經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)通過Ucinet和Netdraw軟件生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖，通過SPSS軟件中的聚類分析生成聚類冰狀圖、聚類樹狀圖.2009—2018年國內(nèi)關(guān)于冰川沉積物的文獻一共有57篇，因為篇數(shù)較少無法使用Bibexcel軟件生成共詞矩陣，所以對于國內(nèi)冰川沉積物的文獻通過中國知網(wǎng)的指數(shù)數(shù)據(jù)以及計量可視化來分析.

2 2009—2018年國外冰川沉積物研究現(xiàn)狀及熱點分析

2.1 國外冰川沉積物總體發(fā)文趨勢分析

2009—2018年國際有關(guān)冰川沉積物的發(fā)文數(shù)量如圖1所示，國際上冰川沉積物的發(fā)文數(shù)量呈上升趨勢，2009—2012年，發(fā)文量分別為654、772、741和797篇，在這4 a間發(fā)文數(shù)量波動較大.在2013—2018年，發(fā)文數(shù)量增速有所放緩，平均發(fā)表論文量增長了94篇，年平均增長量為16篇.在2013—2018年的增速減緩，與2013年冰川沉積物發(fā)表的論文突破900篇有關(guān)，較大的基數(shù)使得每年發(fā)表的冰川沉積物領(lǐng)域的論文增速不大，但發(fā)表量卻仍然可觀，處于穩(wěn)定發(fā)展階段.

圖1 國外有關(guān)冰川沉積物文獻數(shù)量分布

2.2 國外冰川沉積物高頻關(guān)鍵詞分析

通過Bibexcel統(tǒng)計分析了8 565篇文獻，在這些文獻里一共統(tǒng)計了1 001個關(guān)鍵詞.為了找到與冰川沉積物研究相關(guān)的熱點問題，本文選取了詞頻≥50的關(guān)鍵詞作為高頻關(guān)鍵詞，對46個關(guān)鍵詞進行進一步的分析.因為不同作者對同一事物的表述存在一定偏差，以及同一個關(guān)鍵詞存在縮寫和略寫的不同，例如“Last Glacial Maximum”和“LGM”表示的都是末次冰盛期，只是縮寫和略寫的形式不同，所以統(tǒng)一合并為“LGM”使用，對合并后的46個關(guān)鍵詞進行進一步的分析(表1)，這些關(guān)鍵詞可以說明2009—2018年與冰川沉積物研究相關(guān)的熱點問題.

表1 國外有關(guān)冰川沉積物論文中高頻關(guān)鍵詞及詞頻

在詞頻≥50的關(guān)鍵詞中，有8個是與時間有關(guān)的，如:第四紀(Quaternary)、晚第四紀(Late Quacernary)、更新世(pleistocene)、晚更新世(late Pleistocene)和全新世(Holocene)等，冰川沉積物研究的熱點年代集中在第四紀，該階段氣候的變化與人類關(guān)系密切，因此研究較多[12]，有6個是與具體地點有關(guān)的，例如:南極(Antarction)、北極(Arctic)和青藏高原(Tibetan)等.除南極、北極外，青藏高原是最大的現(xiàn)代冰川分布區(qū)[13]，所以南極洲、北極和青藏高原是研究冰川沉積物的主要地區(qū).有8個是與具體方法有關(guān)的，例如:地球化學(genchemistry)、穩(wěn)定同位素(stable isotopes)、OSL測年(OSL dating)、放射性碳測年(radiocarbon dating)和孢粉學(pollen)等，通過實驗手段對冰川沉積物形成的年代進行測定、對冰川沉積物形成時期的古氣候、古環(huán)境進行分析[14].而研究熱點問題主要是與氣候有關(guān)的，一共有6個，例如:氣候變化(dimate change)、古氣候(paleoenvironment)和古環(huán)境(paleodimate)等，對于古冰川的氣候重建，主要從冰川物質(zhì)平衡線高度(equilibriam line altitude，ELA)與氣候波動間的關(guān)系入手，冰川ELA的確定是應用ELA變化反映氣候波動的基礎(chǔ)，可通過冰川地貌(冰川的侵蝕和沉積地貌)、冰川幾何形態(tài)和冰川物質(zhì)平衡等特征估算ELA[15-16].

2.3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化分析

通過Bibexcel軟件對從Web of Science下載的數(shù)據(jù)進行處理，提取8 565篇文獻中≥50的關(guān)鍵詞詞頻并生成相關(guān)矩陣，為了可以更加清晰地了解高頻關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，通過 Ucinet和 Netdraw軟件生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖(圖2).

圖2 國際冰川沉積物關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖

圖2中節(jié)點越大代表該關(guān)鍵詞的中心度越高，反之越低；而節(jié)點與節(jié)點間連接線的粗細代表2個詞之間聯(lián)系的緊密程度，連線越粗代表2個詞之間關(guān)系越密切反之則越疏遠[17].從圖2中可以看出全新世(Holocene)、末次盛冰期(LGN)、花粉分析、古氣候、氣候變化和氣候這6個詞節(jié)點較大，并且位于網(wǎng)絡(luò)可視圖的中心，其中節(jié)點最大、位于最中心位置的關(guān)鍵詞是第四紀，說明這個關(guān)鍵詞與其他關(guān)鍵詞聯(lián)系最為緊密、中心度最高.

2.4 關(guān)鍵詞聚類分析

利用SPSS軟件里面的分析工具，對獲得的數(shù)據(jù)進行相似性的分析，聚類分析的優(yōu)點是不必提前對數(shù)據(jù)提出劃分的標準，可以從數(shù)據(jù)本身出發(fā)，將數(shù)據(jù)分到不同的簇中[18].通過SPSS產(chǎn)生的柱狀圖(圖3)和樹狀圖(圖4)，可以將關(guān)鍵詞分成不同的集群.在冰狀圖中關(guān)系密切的關(guān)鍵詞在橫坐標上距離較近，關(guān)系越遠則距離越遠，并且2個關(guān)鍵詞之間深灰色的條帶越短則對2個詞“阻隔”越小，2個詞之間關(guān)系越密切；越長則對2個詞“阻隔”越大，2個詞之間關(guān)系越疏遠.在樹狀圖中，從上往下看與冰川沉積物相關(guān)的關(guān)鍵詞被劃分為了7類，因為臨近關(guān)鍵詞的相關(guān)性較大，所以又把這7類合并成為了4個集群(表2).

圖3 有關(guān)冰川沉積物聚類柱狀圖

圖4 有關(guān)冰川沉積物聚類樹狀圖

表2 冰川沉積物聚類群體劃分

集群Ⅰ里面的關(guān)鍵詞有南極洲(Antarctica)、冰消期(deglaciation)、地貌學(geomorphology)、冰川地貌學(glacialgeomorphology)、勞倫太德冰蓋(Laurentide Ice Sheet)、末次冰盛期(LGM)、釋光測年(luminescence dating)、放射性碳測年(radiocarbon dating)、沉積學(sedimentology)、新仙女木期(Younger Dryas)，主要是冰川沉積地貌、測年方法和冰期序列之間的關(guān)系，是用不同測年手段對冰川作用形成的沉積物進行測年和冰期序列的劃分；集群Ⅱ里面的關(guān)鍵詞有北極(Arctic)、碳同位素(carbon isotopes)、冰川(glacier)、火星(Mars)、新元古代(Neoproterozoic)、永久凍土(permafrost)、斯瓦爾巴島(Svalbar)，這個集群主要是地區(qū)與冰川、凍土之間的關(guān)系，在北極、斯瓦爾巴島這些地區(qū)是研究冰川和凍土的主要地點.集群Ⅲ里面的關(guān)鍵詞有氣候(climate)、氣候變化(climate change)、硅藻(diatoms)、冰川(glacial)、全新世(Holocene)、湖泊沉積物(lake sediments)、晚冰期(Late Glacial)、晚更新世(Late Pleistocene)、晚第四紀(Late Quaternary)、季風(monsoon)、古氣候(palaeoclimate)、古環(huán)境(paleoenvironment)、孢粉學(palynology)、花粉分析(pollen analysis)、海平面(sea level)、地層(stratigraphy)、青藏高原(Tibetan Plateau)，通過對沉積物進行深入分析，探討古氣候古環(huán)境的演變特點；集群Ⅳ包含的高頻關(guān)鍵詞包括地球化學(geochemistry)，黃土(loess)，光釋光測年(OSL dating)，古海洋學(paleoceanography)、古氣候(paleoclimate)、更新世(Pleistocene)、物源(provenance)、第四紀(Quaternary)、南海(South China Sea)和穩(wěn)定同位素(stable isotopes)，主要是研究冰川沉積物所采用的具體技術(shù)與方法.

3 2009—2018年國內(nèi)冰川沉積物研究現(xiàn)狀及熱點分析

3.1 國內(nèi)冰川沉積物總體發(fā)文趨勢分析

2009—2018年冰川沉積物的中文發(fā)文數(shù)量如圖5所示，發(fā)文量總體較少，且波動較大.在這54篇中文文獻中，僅有24篇論文是發(fā)表到期刊上，還有2篇會議論文，其余28篇均為博士和碩士畢業(yè)論文.所以每年與冰川沉積物相關(guān)的論文發(fā)文量的多少主要與每年冰川方向畢業(yè)的碩士與博士的數(shù)量相關(guān)，因為每年該方向碩士、博士畢業(yè)生數(shù)量起伏較大所以導致2009—2018年的發(fā)文量呈現(xiàn)出波動較大的特點.

圖5 國內(nèi)有關(guān)冰川沉積物文獻數(shù)量分布

3.2 國內(nèi)冰川沉積物高頻關(guān)鍵詞分析

中國知網(wǎng)自帶的文獻分析功能對2009—2018年關(guān)于冰川沉積物的57篇中文文獻進行分析，共出現(xiàn)關(guān)鍵詞250個，其中詞頻≥3的關(guān)鍵詞一共有27個(表3).這27個詞可以劃分為4類:第1類與冰川地貌及其形成過程有關(guān)，包括冰川地貌、冰磧物和冰川沉積；第2類與冰川沉積物的研究區(qū)有關(guān)，包括:青藏高原、螺髻山、阿爾泰、賀蘭山、稻城古冰帽、昆侖山埡口、大理點蒼山、雅魯藏布江、瑪雅雪山、點蒼山、新奧爾松、太白山、北極和他念他翁山，冰川沉積物研究的主要地點位于我國的青藏高原[19-20]；第3類與具體的技術(shù)手段有關(guān)，包括:ESR測年、石英砂、光釋光測年及粒度，ESR(電子自旋共振)和光釋光的測年對象石英砂常見且易獲取，因此在第四紀冰川沉積物測年中應用廣泛[21-23]，冰川沉積物石英砂掃描電鏡通過觀察石英砂的表面的機械和化學特征，對當時形成的環(huán)境進行分析[24-26]；第4類與年代有關(guān)，包括末次冰期、第四紀冰川、冰期系列、冰期、第四紀和晚更新世，對于中國青藏高原而言第四紀冰川年齡數(shù)據(jù)分布以第四紀的末次冰期最多，全新世以來次之，末次冰期以前最少[25-27]，青藏高原15 ka BP以來受到構(gòu)造運動以及氣候條件的影響，大量冰川發(fā)育，因此冰川沉積物的年代研究主要集中在第四紀晚更新世[28-30].

表3 國內(nèi)有關(guān)冰川沉積物論文中高頻關(guān)鍵詞及詞頻

通過對國內(nèi)外冰川沉積物高頻關(guān)鍵詞研究可以發(fā)現(xiàn):對冰川沉積物研究的熱點年代集中在第四紀，第四紀是地球歷史上最冷的一個時期之一，全球氣溫下降，冰川大規(guī)模前進，因此也稱之為第四紀大冰期[4]，由于第四紀期間保留大量的冰川沉積物，所以對其研究也較多，國外集中在第四紀的全新世，國內(nèi)研究冰川沉積物的主要年代集中在第四紀晚更新世的末次冰期.熱點地點國外集中在南極洲、北極、青藏高原，而國內(nèi)集中在青藏高原，青藏高原是世界上海拔最高的高原，是除兩極外最大的現(xiàn)代冰川作用中心[32].熱點的技術(shù)方法國內(nèi)外都集中在測年手段上，對冰磧物進行絕對年代的測定，可以進行區(qū)域和全球冰期的對比[4].

3.3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化分析

通過中國知網(wǎng)自帶的文獻分析功能將與冰川沉積物相關(guān)的250個關(guān)鍵詞生成相關(guān)矩陣(圖6)，節(jié)點越大代表中心度越高，連線代表它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這些詞通過聚類分析可以分為3個集群:集群Ⅰ節(jié)點最大的幾個詞是第四紀冰川、光釋光、測年、末次冰期、冰川冰，其中第四紀冰川是中心詞，說明冰川沉積物2009—2018年研究最多，與其他關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián)最大的是第四紀冰川沉積物的測年及冰期序列的建立；集群Ⅱ的詞有:高原隆升、氣候變化、湖相沉積、形成時代和河流階地，其中中心詞是高原隆升，在這組詞中高原隆升與氣候變化的節(jié)點最大、關(guān)系也最為密切，第四紀冰川發(fā)育與山體構(gòu)造抬升和氣候條件耦合之間關(guān)系密切，很多山地冰川的作用正是山體構(gòu)造抬升和氣候條件耦合二者共同作用的結(jié)果[33-36]；集群Ⅲ的詞是古海洋學，古海洋學這個詞單成一類較為孤立，古海洋學與沉積物搬運、沉積物粒度和黏土礦物有一定聯(lián)系，主要是通過沉積物中黏土礦物組成和沉積物中的信息來研究海洋沉積物的物源、遷移路徑和古環(huán)境的變化[37].

4 結(jié) 論

圖6 國內(nèi)冰川沉積物關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖

通過文獻計量的方法對2009—2018年冰川沉積物相關(guān)的國內(nèi)外文獻進行分析與統(tǒng)計，得出以下結(jié)論:

(1)從發(fā)文趨勢來看，國外分為2009—2012和2013—2018年2個階段，第1個階段屬于快速增長階段，年平均增長量為36篇；第2個階段增速有所放緩，年平均增長量為16篇.國內(nèi)2009—2018年發(fā)文量總體較少，且波動較大.

(2)通過對國內(nèi)外冰川沉積物高頻關(guān)鍵詞對比發(fā)現(xiàn)，冰川沉積物研究的熱點年代集中在第四紀，國外集中在全新世，國內(nèi)研究冰川沉積物的主要年代集中在第四紀晚更新世的末次冰期；冰川沉積物研究的熱點地區(qū)國際上集中在南極洲、北極、青藏高原，國內(nèi)主要地點位于我國的青藏高原.

(3)通過SPSS的聚類分析結(jié)果得出，國際冰川沉積物的研究內(nèi)容可以劃分為4個集群，分別為:不同測年手段對冰川沉積物進行測年和冰期序列的劃分；研究冰川及凍土的主要地區(qū)；通過技術(shù)手段對沉積物進行深入分析探討古氣候古環(huán)境的演變特點；研究冰川沉積物所采用的具體技術(shù)與方法.通過中國知網(wǎng)自帶的文獻分析功能將國內(nèi)冰川沉積物的研究內(nèi)容劃分為3個集群，分別為:第四紀冰川沉積物的測年及冰期序列的建立；高原隆升與氣候變化；古海洋學.