2009—2018年国内外冰川沉积物研究现状及热点分析∗

张 威 唐倩玉 赵 贺 李亚鹏 乔静茹 成 然 孙 波

(辽宁师范大学地理科学学院，辽宁 大连 116029)

0 引 言

当山地达到雪线以上高度，地形条件适宜时就会有积雪产生，山地越高，地形条件越好，积雪也会越多，积雪经过压实、融化、渗透和冻结等作用后转化为冰川冰.因为冰川底部受到的剪切力大，塑性大于刚性，所以它的运动速度快，将整个冰川拖向下游运动[1].运动的冰川不断地把卷入其中的岩屑从冰川的积累区搬运到消融区，在搬运的过程中对岩屑进行加工和改造，最后在消融区的适当位置卸下岩屑，形成各种类型的冰川沉积物[2].早期对冰川沉积物的研究主要包括:通过冰川沉积物的地貌确定古冰川的作用范围及其面积[3]；从冰川沉积物的相对位置和风化程度确定相对新老关系，进而划分冰期[4]；对冰川沉积物的类型进行划分，冰川沉积物根据搬运的动力不同可以分为2类，一类是由冰川搬运堆积形成的冰碛物，另一类是由冰川融水从冰川末端搬运形成的冰水沉积物[1，5-7].

对文献进行检索和分析，可以了解研究领域的发展动态[8].为了能够了解冰川沉积物在国际和国内研究和发展的现状，本文根据Web of Science和中国知网学术期刊网络出版总库(以下简称中国知网)上获取的数据，通过Bibexcel、Ucinet、Netdraw 和SPSS等软件对国内外冰川沉积物2009—2018年的研究状况及热点进行分析，为以后冰川沉积物的进一步研究提供参考.

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文的外文数据来自Web of Science网络数据库中的核心合集，对2009—2018年冰川沉积物相关的文献进行检索，通过高级检索对主题词“冰川沉积物”进行检索，检索词为“glacial sediment”或“glacial deposit”，共获得8 565条检索结果.然后将检索结果对关键词等信息进行下载分析.国内文献的数据来自中国知网，对2009—2018年冰川沉积物相关的文献进行检索，通过高级检索对主题词“冰川沉积物”进行检索，共获得57条检索结果.

1.2 研究方法

采用文献计量法对2009—2018年国外冰川沉积物的研究现状及热点进行分析和可视化的处理.首先通过Bibexcel软件对数据进行处理，提取国外8 565篇文献中出现的关键词词频并生成相关矩阵，再使用Excel及其VB编辑器对相关矩阵进行补全和归一化处理形成共词矩阵.共词矩阵中除对角线的任意一个数字代表的是其所在的横坐标的关键词和其所在的纵坐标的关键词在同一篇文章中出现的次数，而共词矩阵对角线的数字代表的是这个关键词出现的词频[9-10].本文选择Ochiia系数统计指数对数据进行处理[11]:

经过处理的数据通过Ucinet和Netdraw软件生成关键词共现网络可视图，通过SPSS软件中的聚类分析生成聚类冰状图、聚类树状图.2009—2018年国内关于冰川沉积物的文献一共有57篇，因为篇数较少无法使用Bibexcel软件生成共词矩阵，所以对于国内冰川沉积物的文献通过中国知网的指数数据以及计量可视化来分析.

2 2009—2018年国外冰川沉积物研究现状及热点分析

2.1 国外冰川沉积物总体发文趋势分析

2009—2018年国际有关冰川沉积物的发文数量如图1所示，国际上冰川沉积物的发文数量呈上升趋势，2009—2012年，发文量分别为654、772、741和797篇，在这4 a间发文数量波动较大.在2013—2018年，发文数量增速有所放缓，平均发表论文量增长了94篇，年平均增长量为16篇.在2013—2018年的增速减缓，与2013年冰川沉积物发表的论文突破900篇有关，较大的基数使得每年发表的冰川沉积物领域的论文增速不大，但发表量却仍然可观，处于稳定发展阶段.

图1 国外有关冰川沉积物文献数量分布

2.2 国外冰川沉积物高频关键词分析

通过Bibexcel统计分析了8 565篇文献，在这些文献里一共统计了1 001个关键词.为了找到与冰川沉积物研究相关的热点问题，本文选取了词频≥50的关键词作为高频关键词，对46个关键词进行进一步的分析.因为不同作者对同一事物的表述存在一定偏差，以及同一个关键词存在缩写和略写的不同，例如“Last Glacial Maximum”和“LGM”表示的都是末次冰盛期，只是缩写和略写的形式不同，所以统一合并为“LGM”使用，对合并后的46个关键词进行进一步的分析(表1)，这些关键词可以说明2009—2018年与冰川沉积物研究相关的热点问题.

表1 国外有关冰川沉积物论文中高频关键词及词频

在词频≥50的关键词中，有8个是与时间有关的，如:第四纪(Quaternary)、晚第四纪(Late Quacernary)、更新世(pleistocene)、晚更新世(late Pleistocene)和全新世(Holocene)等，冰川沉积物研究的热点年代集中在第四纪，该阶段气候的变化与人类关系密切，因此研究较多[12]，有6个是与具体地点有关的，例如:南极(Antarction)、北极(Arctic)和青藏高原(Tibetan)等.除南极、北极外，青藏高原是最大的现代冰川分布区[13]，所以南极洲、北极和青藏高原是研究冰川沉积物的主要地区.有8个是与具体方法有关的，例如:地球化学(genchemistry)、稳定同位素(stable isotopes)、OSL测年(OSL dating)、放射性碳测年(radiocarbon dating)和孢粉学(pollen)等，通过实验手段对冰川沉积物形成的年代进行测定、对冰川沉积物形成时期的古气候、古环境进行分析[14].而研究热点问题主要是与气候有关的，一共有6个，例如:气候变化(dimate change)、古气候(paleoenvironment)和古环境(paleodimate)等，对于古冰川的气候重建，主要从冰川物质平衡线高度(equilibriam line altitude，ELA)与气候波动间的关系入手，冰川ELA的确定是应用ELA变化反映气候波动的基础，可通过冰川地貌(冰川的侵蚀和沉积地貌)、冰川几何形态和冰川物质平衡等特征估算ELA[15-16].

2.3 关键词共现可视化分析

通过Bibexcel软件对从Web of Science下载的数据进行处理，提取8 565篇文献中≥50的关键词词频并生成相关矩阵，为了可以更加清晰地了解高频关键词之间的关系，通过 Ucinet和 Netdraw软件生成关键词共现网络可视图(图2).

图2 国际冰川沉积物关键词共现网络可视图

图2中节点越大代表该关键词的中心度越高，反之越低；而节点与节点间连接线的粗细代表2个词之间联系的紧密程度，连线越粗代表2个词之间关系越密切反之则越疏远[17].从图2中可以看出全新世(Holocene)、末次盛冰期(LGN)、花粉分析、古气候、气候变化和气候这6个词节点较大，并且位于网络可视图的中心，其中节点最大、位于最中心位置的关键词是第四纪，说明这个关键词与其他关键词联系最为紧密、中心度最高.

2.4 关键词聚类分析

利用SPSS软件里面的分析工具，对获得的数据进行相似性的分析，聚类分析的优点是不必提前对数据提出划分的标准，可以从数据本身出发，将数据分到不同的簇中[18].通过SPSS产生的柱状图(图3)和树状图(图4)，可以将关键词分成不同的集群.在冰状图中关系密切的关键词在横坐标上距离较近，关系越远则距离越远，并且2个关键词之间深灰色的条带越短则对2个词“阻隔”越小，2个词之间关系越密切；越长则对2个词“阻隔”越大，2个词之间关系越疏远.在树状图中，从上往下看与冰川沉积物相关的关键词被划分为了7类，因为临近关键词的相关性较大，所以又把这7类合并成为了4个集群(表2).

图3 有关冰川沉积物聚类柱状图

图4 有关冰川沉积物聚类树状图

表2 冰川沉积物聚类群体划分

集群Ⅰ里面的关键词有南极洲(Antarctica)、冰消期(deglaciation)、地貌学(geomorphology)、冰川地貌学(glacialgeomorphology)、劳伦太德冰盖(Laurentide Ice Sheet)、末次冰盛期(LGM)、释光测年(luminescence dating)、放射性碳测年(radiocarbon dating)、沉积学(sedimentology)、新仙女木期(Younger Dryas)，主要是冰川沉积地貌、测年方法和冰期序列之间的关系，是用不同测年手段对冰川作用形成的沉积物进行测年和冰期序列的划分；集群Ⅱ里面的关键词有北极(Arctic)、碳同位素(carbon isotopes)、冰川(glacier)、火星(Mars)、新元古代(Neoproterozoic)、永久冻土(permafrost)、斯瓦尔巴岛(Svalbar)，这个集群主要是地区与冰川、冻土之间的关系，在北极、斯瓦尔巴岛这些地区是研究冰川和冻土的主要地点.集群Ⅲ里面的关键词有气候(climate)、气候变化(climate change)、硅藻(diatoms)、冰川(glacial)、全新世(Holocene)、湖泊沉积物(lake sediments)、晚冰期(Late Glacial)、晚更新世(Late Pleistocene)、晚第四纪(Late Quaternary)、季风(monsoon)、古气候(palaeoclimate)、古环境(paleoenvironment)、孢粉学(palynology)、花粉分析(pollen analysis)、海平面(sea level)、地层(stratigraphy)、青藏高原(Tibetan Plateau)，通过对沉积物进行深入分析，探讨古气候古环境的演变特点；集群Ⅳ包含的高频关键词包括地球化学(geochemistry)，黄土(loess)，光释光测年(OSL dating)，古海洋学(paleoceanography)、古气候(paleoclimate)、更新世(Pleistocene)、物源(provenance)、第四纪(Quaternary)、南海(South China Sea)和稳定同位素(stable isotopes)，主要是研究冰川沉积物所采用的具体技术与方法.

3 2009—2018年国内冰川沉积物研究现状及热点分析

3.1 国内冰川沉积物总体发文趋势分析

2009—2018年冰川沉积物的中文发文数量如图5所示，发文量总体较少，且波动较大.在这54篇中文文献中，仅有24篇论文是发表到期刊上，还有2篇会议论文，其余28篇均为博士和硕士毕业论文.所以每年与冰川沉积物相关的论文发文量的多少主要与每年冰川方向毕业的硕士与博士的数量相关，因为每年该方向硕士、博士毕业生数量起伏较大所以导致2009—2018年的发文量呈现出波动较大的特点.

图5 国内有关冰川沉积物文献数量分布

3.2 国内冰川沉积物高频关键词分析

中国知网自带的文献分析功能对2009—2018年关于冰川沉积物的57篇中文文献进行分析，共出现关键词250个，其中词频≥3的关键词一共有27个(表3).这27个词可以划分为4类:第1类与冰川地貌及其形成过程有关，包括冰川地貌、冰碛物和冰川沉积；第2类与冰川沉积物的研究区有关，包括:青藏高原、螺髻山、阿尔泰、贺兰山、稻城古冰帽、昆仑山垭口、大理点苍山、雅鲁藏布江、玛雅雪山、点苍山、新奥尔松、太白山、北极和他念他翁山，冰川沉积物研究的主要地点位于我国的青藏高原[19-20]；第3类与具体的技术手段有关，包括:ESR测年、石英砂、光释光测年及粒度，ESR(电子自旋共振)和光释光的测年对象石英砂常见且易获取，因此在第四纪冰川沉积物测年中应用广泛[21-23]，冰川沉积物石英砂扫描电镜通过观察石英砂的表面的机械和化学特征，对当时形成的环境进行分析[24-26]；第4类与年代有关，包括末次冰期、第四纪冰川、冰期系列、冰期、第四纪和晚更新世，对于中国青藏高原而言第四纪冰川年龄数据分布以第四纪的末次冰期最多，全新世以来次之，末次冰期以前最少[25-27]，青藏高原15 ka BP以来受到构造运动以及气候条件的影响，大量冰川发育，因此冰川沉积物的年代研究主要集中在第四纪晚更新世[28-30].

表3 国内有关冰川沉积物论文中高频关键词及词频

通过对国内外冰川沉积物高频关键词研究可以发现:对冰川沉积物研究的热点年代集中在第四纪，第四纪是地球历史上最冷的一个时期之一，全球气温下降，冰川大规模前进，因此也称之为第四纪大冰期[4]，由于第四纪期间保留大量的冰川沉积物，所以对其研究也较多，国外集中在第四纪的全新世，国内研究冰川沉积物的主要年代集中在第四纪晚更新世的末次冰期.热点地点国外集中在南极洲、北极、青藏高原，而国内集中在青藏高原，青藏高原是世界上海拔最高的高原，是除两极外最大的现代冰川作用中心[32].热点的技术方法国内外都集中在测年手段上，对冰碛物进行绝对年代的测定，可以进行区域和全球冰期的对比[4].

3.3 关键词共现可视化分析

通过中国知网自带的文献分析功能将与冰川沉积物相关的250个关键词生成相关矩阵(图6)，节点越大代表中心度越高，连线代表它们之间的关联关系，这些词通过聚类分析可以分为3个集群:集群Ⅰ节点最大的几个词是第四纪冰川、光释光、测年、末次冰期、冰川冰，其中第四纪冰川是中心词，说明冰川沉积物2009—2018年研究最多，与其他关键词关联最大的是第四纪冰川沉积物的测年及冰期序列的建立；集群Ⅱ的词有:高原隆升、气候变化、湖相沉积、形成时代和河流阶地，其中中心词是高原隆升，在这组词中高原隆升与气候变化的节点最大、关系也最为密切，第四纪冰川发育与山体构造抬升和气候条件耦合之间关系密切，很多山地冰川的作用正是山体构造抬升和气候条件耦合二者共同作用的结果[33-36]；集群Ⅲ的词是古海洋学，古海洋学这个词单成一类较为孤立，古海洋学与沉积物搬运、沉积物粒度和黏土矿物有一定联系，主要是通过沉积物中黏土矿物组成和沉积物中的信息来研究海洋沉积物的物源、迁移路径和古环境的变化[37].

4 结 论

图6 国内冰川沉积物关键词共现网络可视图

通过文献计量的方法对2009—2018年冰川沉积物相关的国内外文献进行分析与统计，得出以下结论:

(1)从发文趋势来看，国外分为2009—2012和2013—2018年2个阶段，第1个阶段属于快速增长阶段，年平均增长量为36篇；第2个阶段增速有所放缓，年平均增长量为16篇.国内2009—2018年发文量总体较少，且波动较大.

(2)通过对国内外冰川沉积物高频关键词对比发现，冰川沉积物研究的热点年代集中在第四纪，国外集中在全新世，国内研究冰川沉积物的主要年代集中在第四纪晚更新世的末次冰期；冰川沉积物研究的热点地区国际上集中在南极洲、北极、青藏高原，国内主要地点位于我国的青藏高原.

(3)通过SPSS的聚类分析结果得出，国际冰川沉积物的研究内容可以划分为4个集群，分别为:不同测年手段对冰川沉积物进行测年和冰期序列的划分；研究冰川及冻土的主要地区；通过技术手段对沉积物进行深入分析探讨古气候古环境的演变特点；研究冰川沉积物所采用的具体技术与方法.通过中国知网自带的文献分析功能将国内冰川沉积物的研究内容划分为3个集群，分别为:第四纪冰川沉积物的测年及冰期序列的建立；高原隆升与气候变化；古海洋学.