基于中國知網的我國地震地下流體文獻統計與分析

高 咪，江寧波，左 洪，廖 程，邱桂蘭，陳學芬

（四川省地震局，四川 成都 610041）

地震觀測研究的實踐表明，深部流體對地震孕育和發生起到非常重要的作用（周曉成等，2012；孫小龍等，2020），地殼流體是溝通地殼應力與固體變形之間關系最敏感的物質，流體具有很強的地殼深部信息傳遞能力（劉耀煒，2006；劉春國等，2022）。地震地下流體觀測與研究在地震危險性判定，特別是短臨預測中發揮重要作用。我國地震地下流體觀測開始于1966 年邢臺地震后（周啟超等，2023），經過半個多世紀的發展，逐步從最開始以水文地質學和水文地球化學為基礎的觀測研究成為地震前兆重要綜合觀測手段（孫小龍等，2020）。對地下流體前兆異常的解釋和流體前兆機理的研究已從傳統的“震源效應”轉向“場、源”效應（李宣瑚，1981），車用太等（1997）在地震預測中提出了“源兆、場兆與遠兆”的觀點。我國地下流體觀測網從最初的大震現場的監測預報地震前兆觀測系統發展起來，逐步建成了水文地球化學觀測網、地下水物理動態觀測網和現場流動觀測系統，并大力發展數字化觀測技術，持續推進由平面臺網向立體監測網發展，由單一方法向綜合觀測的發展，由地表觀測向深部觀測發展的監測系統（劉耀煒等，2006）。

學術期刊作為發布科研成果的載體之一，是知識的集合平臺。對文獻進行深入挖掘，不僅有助于了解研究領域的宏觀布局和趨勢，更有利于科研工作者了解最新的研究熱點，促使研究力量更快地集中在研究前沿和關鍵問題（朱薇薇等，2018）。地震地下流體文獻作為地下流體學科發展中重要的記錄、傳播、交流載體貫穿學科發展的始終。VOSviewer 軟件是一款主要用于計量和科學分析文獻數據的信息可視化軟件，它通過科學知識圖譜展現知識領域的結構、進化、合作等關系，被廣泛應用于不同研究領域。本文借助現代先進的VOSviewer 工具對地震地下流體40 余年的科技文獻進行細致的分析，揭示文獻的各項特征及反映的內在規律，為學科發展研究提供重要參考。

1 數據來源與方法

基于中國知網CNKI 中文期刊數據庫，通過主題詞檢索，以“地震”為主題詞，輔以“水位、水溫、氡、汞、二氧化碳、氦、氫、電導率、斷層氣、氣體、離子、同位素、泥火山、脫氣—集氣裝置、井、泉、地下流體、地下水、流體特征、土壤氣、CO2、H2、He”等相關主題詞，選擇時間跨度為1982 年1 月1 日至2023 年6 月30 日，共檢索到中文學術期刊論文8 967 篇，學位論文2 733 篇，國內會議論文1 450 篇。由于期刊論文主要目的是學術交流，是關于某學術領域或課題上的研究進展或見解，具有創新性、嚴謹性、及時性；學位論文內容包含研究的課題與相關的綜述，系統性和完整性較高，但缺乏創新性；會議論文普遍創新性強，嚴謹性一般，學界普遍認為期刊論文比會議論文和學位論文更能體現學術水平。因此，本文選擇以期刊論文作為研究對象，通過閱讀標題和摘要，剔除不相關和重復文獻，最終選用6 022 篇學術期刊文獻作為主要分析對象。

為了更客觀地反映出分析對象的變化規律，首先對數據進行整理。在數據下載過程中已完成數據剔除、去重等工作，數據整理主要是進行關鍵詞的同義詞合并和機構名稱的合并，如：“汶川地震”“汶川8.0 級地震”統一合并為“汶川地震”，“活斷層”“活動斷層”統一合并為“活動斷層”，“H2”“氫氣”“氫”統一合并為“氫”；“國家地震局地震預測研究所”和“中國地震局地震預測研究所”合并至“中國地震局地震預測研究所”，“中國地震局地殼應力研究所”和“應急管理部國家自然災害防治研究院”合并至“應急管理部國家自然災害防治研究院”。將下級單位統一合并至上級單位，如“成都理工大學地球物理學院”和“成都理工大學地球科學學院”統一合并為“成都理工大學”；“山西省地震局夏縣中心地震臺”和“山西省地震局臨汾中心地震臺”統一合并為山西省地震局。完成數據清洗整理后，使用VOSviewer 軟件進行作者、關鍵詞和發文機構的共現分析，結合excel 軟件對6 022 篇學術期刊文獻進行發文數量、作者、關鍵詞、發文機構、發文時間等進行統計分析。

2 數據分析和結果

2.1 論文產出總體概況

學術期刊文獻的數量變化可以在一定程度上衡量某領域在某段時期的發展態勢，用于評價該領域的發展階段、預測未來發展趨勢及動態（邱均平等，2017）。通過統計1982—2023 年地震地下流體領域文獻（圖1），結果顯示：1982 年以來，我國學者對于地下流體的關注和研究整體呈現出上升的趨勢，在2017 年達到頂峰，隨后發文量有所下降，這可能與近幾年該領域傳統研究方法逐漸走向成熟有關。

圖1 1982—2023 年我國地震地下流體發文量年度變化

2.2 作者分析

在不區分是否為第一作者的情況下，所有合著論文的每位作者均記為發文1 篇，總發文量為9 732 篇。僅發表1 篇論文的署名作者為7 091 位，占所有署名作者的72.86%，發表2～10 篇論文的署名作者為2 414位，占所有署名作者的24.82%，發表11～20 篇論文的署名作者為135 位，占所有署名作者的1.39%，發表21～30 篇論文的署名作者為33 位，占所有署名作者的0.34%，發表31～40 篇論文的署名作者有9 位，占所有署名作者的0.09%，發表41 篇及以上論文的署名作者有10 位，占所有署名作者的0.10%。發文量在前10 的作者統計結果如表1 所示，其中劉耀煒是發文量最多的作者，發文量達到83 篇，說明該作者原創性研究實力較強。這10 位作者中，應急管理部國家自然災害防治研究院和中國地震局地震預測研究所均占3 位，說明這2 所研究機構綜合科研能力強。這10 位作者中，屬于地震系統的作者有9 位，建議地震系統加大與高校和其他單位的合作，促進地震地下流體學科多元化發展。

表1 作者發文量Top10

表2 各時間段總發文量及高頻關鍵詞

表3 機構發文量Top10

根據普賴斯定律計算，得出作者發文量大于7 即表示該作者就是核心作者。經統計，所提取的數據中核心作者共412 位，占比4.24%，說明該領域研究者核心度較強，研究主力比較集中。利用VOSviewer 軟件對核心作者進行作者共現分析（圖2），發現我國地震地下流體領域的核心作者主要集中于2010 年以后，這與該時期發文總量迅猛上升有關。核心作者共現網絡由24 個聚類組成，絕大多數核心作者之間的相互聯系較為緊密，存在少量核心作者之間沒有聯系的情況。這些核心作者與劉耀煒、高小其、孫小龍、車用太、周曉成等高產作者聯系十分緊密，這幾位高產作者均為我國地下流體學科有影響力的學科帶頭人。說明我國地震地下流體研究主要集中在特定的領域中，圍繞著這些學科帶頭人進行，也體現了地震地下流體領域核心學者之間較強的合作關系。

圖2 核心作者的共現網絡

2.3 關鍵詞分析

利用作者提供的關鍵詞對6 022 篇論文的關鍵詞進行分析，總關鍵詞數為10 954，出現4 次及以上的關鍵詞共有1 014 個，根據這些關鍵詞的共現強度，可將其劃分為以地下流體、地震預報、地下水、地震前兆、井水位、前兆異常、同震響應、水溫等高頻關鍵詞為核心的21 個聚類組成，各個聚類之間聯系緊密（圖3）。

圖3 關鍵詞共現網絡

圖3 不僅顯示了地震地下流體的主要研究內容，如：水位、氡、斷層氣等，也揭示了其主要研究方法和技術，如：正演模擬、震源機制等。分析上述內容可知，我國地震地下流體學科的主要研究方向有4 個：一是圍繞地下流體進行的研究，研究內容以地球物理場前兆觀測為主，從監測技術多維發展、新技術傳感器研究、觀測臺網新布局等方面見證了地下流體學科跨越式發展；二是以地震預報為主的研究，包括地下流體異常特征、地下流體同震響應和震后效應、流體短臨異常等，為地震預報和震情跟蹤服務；三是以地球化學為基礎的土壤氣研究，研究對象主要集中在氫、氡、汞、二氧化碳等對深部構造活動和活動斷裂應力場變化反應敏感的氣體；四是圍繞井間地震的研究，主要包括井間地層的連續性、了解儲層的橫向變化、進行油藏描述和監測油氣藏的動態，獲取地下地質構造細節。從圖3 可以看出，前3 個研究方向之間的聯系更為緊密。

2.4 熱點分析（發表時間）

高階關鍵詞在一定程度上可反映該領域的研究熱點（程志強，2022），本文將6 022 篇文獻分為4 個時間段，分析我國地震地下流體的研究熱點隨時間的變化情況。首先歸納整理各時間段總發文量以及出現頻次排名前20 的關鍵詞（表2），再將這些時間段內的關鍵詞進行分析，得到這40 多年我國地震地下流體的研究方向的變化。

綜合表2 分析可知：（1）1982—1991 年地震地下流體領域的發文量相對較低，該時段研究主要圍繞地下水、地震預報進行。該時期正處于地下流體正式作為三大前兆觀測手段之一得到大力發展的時段，地下流體監測開始向臺網化、專業化和規范化發展，期間明確提出了布局思路與建網方案，在全面清理評估與調整、優化已有觀測點的基礎上，建立了專業化的全國地震地下水動態觀測網（255 個觀測點）、全國地震水文地球化學觀測網（330 個觀測點）和全國地震水溫觀測網（114 個觀測點）（孫小龍等，2020；劉春國等，2022）。（2）1992—2001 年這10 年的發文量與前10 年基本持平，這時期地震地下流體的主要研究方向是地震預報、井水位和斷層氣等，這與我國地震地下流體觀測技術取得了突破性進展的背景相對應。隨著水溫、水位、氫、汞、氦等數字化觀測技術相繼研制成功，全國多個臺站開展數字化技術改造，臺站的水位、水溫、氫和汞的觀測改造為數字化觀測（劉春國等，2022）。（3）2002—2011 年的發文量顯著上升，主流研究方向除了常規的地震預報外，利用井間地震研究儲層預測逐漸興起，并得到了一定程度的發展。儲層預測研究的涌現，可能與國家發展油氣勘探、開發有一定關系（孫小龍等，2020；劉春國等，2022）。（4）2012—2023 年的發文量維持在高位，研究內容更加多樣性。截至2020 年，納入地下流體學科技術管理的地球化學定點連續觀測的站、網包括151 個氡觀測臺站、58 個汞觀測臺站、76 個氫和氦觀測臺站、17 個水質觀測臺站，觀測項目達幾十種，主要有井（泉）水（氣）氡濃度、水（氣）汞濃度、氫氣、氦氣、井（泉）水中溶解氣、井（泉）水逸出氣、水質成分和同位素等（高小其等，2021）。隨著地震監測技術的發展以及地震資料的積累，使得同震響應及震例回溯的研究得到重視。

上述分析表明，地下水、地震預報貫穿我國地震地下流體整個研究階段，研究內容主要圍繞地震監測與預報開展，研究重點發生了部分轉變，新增了如井間地震、天然氣水合物等。研究主題從較為單一的地震預報轉變為地震預報、地球化學、井震結合、同震響應等多元融合的研究。這充分體現了我國地下流體觀測已從最開始以水文地質學和水文地球化學為基礎的觀測研究實現了跨越式發展，實現了單一方法向綜合觀測手段發展，建成了由定點觀測與流動觀測相結合，空間、地表、深井相結合的立體監測網，研究對象也從地下水擴展到了與地震孕育發生相關的油、氣、地熱等流體。地下流體觀測已成為地震前兆綜合觀測的重要手段，在地震危險性判定中發揮著不可替代的作用，成為我國防震減災工作中不可或缺的一部分。

2.5 機構分析

經統計，1982—2023 年關于地震地下流體的6 022 篇論文是由4 587 個機構發表的，這些發文機構主要為地震系統、高校和研究院所（含國家重點實驗室）。發文量排名前10 的機構（表3）均屬于地震系統，這側面說明了研究地震地下流體具有極強的專業壁壘。對發文量在5 篇以上的240 個機構進行合作網絡分析，共產生19 個聚類（圖4），中國地震局地震預測研究所、中國地震臺網中心、云南省地震局、新疆維吾爾自治區地震局等發文量頭部機構幾乎串起了該領域所有的發文機構，這些單位在互相合作的基礎上，也形成了各自的研究群落。大多數發文機構間相互聯系非常緊密，體現了各機構之間廣泛的合作關系。

圖4 發文機構共現網絡

3 結論

通過分析1982—2023 年我國地震地下流體研究領域的論文，歸納了研究力量的分布、了解研究熱點等情況，得到結論如下：（1）1982 年以來，我國學者對于地下流體的關注和研究整體呈現出上升的趨勢，在2017 年達到頂峰，近年發文量有所下降，可能與近幾年該領域傳統研究方法逐漸走向成熟有關。（2）地震地下流體領域的核心作者、機構來源都較為集中。高產作者主要來自于學科帶頭人，核心學者之間具有較強的合作關系。研究力量主要集中在中國地震局所屬機構，建議地震系統加大與高校和其他單位的合作，充分發揮各自優勢，促進地震地下流體學科多元化發展。（3）地震地下流體的研究內容更加多樣化，研究重點發生了部分轉變，新增了如井間地震、天然氣水合物等。研究主題從較為單一的地震預報轉變為地震預報、地球化學、井震結合等，近年研究趨向多元化、綜合化。

隨著地震地下流體學科的傳統研究方法逐漸走向成熟，該領域勢必會更多地與其他新興學科交叉融合，結合高新觀測技術，探索多尺度協同化觀測新模式，持續加強地下流體異常機理研究。適時建設地震地球化學數據庫平臺、研發空間—淺地表流體多源數據融合技術、建立深淺部流體溯源模型，可為地震監測預測業務需求提供新的技術支撐與業務產品。