基于中国知网的我国地震地下流体文献统计与分析

高 咪，江宁波，左 洪，廖 程，邱桂兰，陈学芬

（四川省地震局，四川 成都 610041）

地震观测研究的实践表明，深部流体对地震孕育和发生起到非常重要的作用（周晓成等，2012；孙小龙等，2020），地壳流体是沟通地壳应力与固体变形之间关系最敏感的物质，流体具有很强的地壳深部信息传递能力（刘耀炜，2006；刘春国等，2022）。地震地下流体观测与研究在地震危险性判定，特别是短临预测中发挥重要作用。我国地震地下流体观测开始于1966 年邢台地震后（周启超等，2023），经过半个多世纪的发展，逐步从最开始以水文地质学和水文地球化学为基础的观测研究成为地震前兆重要综合观测手段（孙小龙等，2020）。对地下流体前兆异常的解释和流体前兆机理的研究已从传统的“震源效应”转向“场、源”效应（李宣瑚，1981），车用太等（1997）在地震预测中提出了“源兆、场兆与远兆”的观点。我国地下流体观测网从最初的大震现场的监测预报地震前兆观测系统发展起来，逐步建成了水文地球化学观测网、地下水物理动态观测网和现场流动观测系统，并大力发展数字化观测技术，持续推进由平面台网向立体监测网发展，由单一方法向综合观测的发展，由地表观测向深部观测发展的监测系统（刘耀炜等，2006）。

学术期刊作为发布科研成果的载体之一，是知识的集合平台。对文献进行深入挖掘，不仅有助于了解研究领域的宏观布局和趋势，更有利于科研工作者了解最新的研究热点，促使研究力量更快地集中在研究前沿和关键问题（朱薇薇等，2018）。地震地下流体文献作为地下流体学科发展中重要的记录、传播、交流载体贯穿学科发展的始终。VOSviewer 软件是一款主要用于计量和科学分析文献数据的信息可视化软件，它通过科学知识图谱展现知识领域的结构、进化、合作等关系，被广泛应用于不同研究领域。本文借助现代先进的VOSviewer 工具对地震地下流体40 余年的科技文献进行细致的分析，揭示文献的各项特征及反映的内在规律，为学科发展研究提供重要参考。

1 数据来源与方法

基于中国知网CNKI 中文期刊数据库，通过主题词检索，以“地震”为主题词，辅以“水位、水温、氡、汞、二氧化碳、氦、氢、电导率、断层气、气体、离子、同位素、泥火山、脱气—集气装置、井、泉、地下流体、地下水、流体特征、土壤气、CO2、H2、He”等相关主题词，选择时间跨度为1982 年1 月1 日至2023 年6 月30 日，共检索到中文学术期刊论文8 967 篇，学位论文2 733 篇，国内会议论文1 450 篇。由于期刊论文主要目的是学术交流，是关于某学术领域或课题上的研究进展或见解，具有创新性、严谨性、及时性；学位论文内容包含研究的课题与相关的综述，系统性和完整性较高，但缺乏创新性；会议论文普遍创新性强，严谨性一般，学界普遍认为期刊论文比会议论文和学位论文更能体现学术水平。因此，本文选择以期刊论文作为研究对象，通过阅读标题和摘要，剔除不相关和重复文献，最终选用6 022 篇学术期刊文献作为主要分析对象。

为了更客观地反映出分析对象的变化规律，首先对数据进行整理。在数据下载过程中已完成数据剔除、去重等工作，数据整理主要是进行关键词的同义词合并和机构名称的合并，如：“汶川地震”“汶川8.0 级地震”统一合并为“汶川地震”，“活断层”“活动断层”统一合并为“活动断层”，“H2”“氢气”“氢”统一合并为“氢”；“国家地震局地震预测研究所”和“中国地震局地震预测研究所”合并至“中国地震局地震预测研究所”，“中国地震局地壳应力研究所”和“应急管理部国家自然灾害防治研究院”合并至“应急管理部国家自然灾害防治研究院”。将下级单位统一合并至上级单位，如“成都理工大学地球物理学院”和“成都理工大学地球科学学院”统一合并为“成都理工大学”；“山西省地震局夏县中心地震台”和“山西省地震局临汾中心地震台”统一合并为山西省地震局。完成数据清洗整理后，使用VOSviewer 软件进行作者、关键词和发文机构的共现分析，结合excel 软件对6 022 篇学术期刊文献进行发文数量、作者、关键词、发文机构、发文时间等进行统计分析。

2 数据分析和结果

2.1 论文产出总体概况

学术期刊文献的数量变化可以在一定程度上衡量某领域在某段时期的发展态势，用于评价该领域的发展阶段、预测未来发展趋势及动态（邱均平等，2017）。通过统计1982—2023 年地震地下流体领域文献（图1），结果显示：1982 年以来，我国学者对于地下流体的关注和研究整体呈现出上升的趋势，在2017 年达到顶峰，随后发文量有所下降，这可能与近几年该领域传统研究方法逐渐走向成熟有关。

图1 1982—2023 年我国地震地下流体发文量年度变化

2.2 作者分析

在不区分是否为第一作者的情况下，所有合著论文的每位作者均记为发文1 篇，总发文量为9 732 篇。仅发表1 篇论文的署名作者为7 091 位，占所有署名作者的72.86%，发表2～10 篇论文的署名作者为2 414位，占所有署名作者的24.82%，发表11～20 篇论文的署名作者为135 位，占所有署名作者的1.39%，发表21～30 篇论文的署名作者为33 位，占所有署名作者的0.34%，发表31～40 篇论文的署名作者有9 位，占所有署名作者的0.09%，发表41 篇及以上论文的署名作者有10 位，占所有署名作者的0.10%。发文量在前10 的作者统计结果如表1 所示，其中刘耀炜是发文量最多的作者，发文量达到83 篇，说明该作者原创性研究实力较强。这10 位作者中，应急管理部国家自然灾害防治研究院和中国地震局地震预测研究所均占3 位，说明这2 所研究机构综合科研能力强。这10 位作者中，属于地震系统的作者有9 位，建议地震系统加大与高校和其他单位的合作，促进地震地下流体学科多元化发展。

表1 作者发文量Top10

表2 各时间段总发文量及高频关键词

表3 机构发文量Top10

根据普赖斯定律计算，得出作者发文量大于7 即表示该作者就是核心作者。经统计，所提取的数据中核心作者共412 位，占比4.24%，说明该领域研究者核心度较强，研究主力比较集中。利用VOSviewer 软件对核心作者进行作者共现分析（图2），发现我国地震地下流体领域的核心作者主要集中于2010 年以后，这与该时期发文总量迅猛上升有关。核心作者共现网络由24 个聚类组成，绝大多数核心作者之间的相互联系较为紧密，存在少量核心作者之间没有联系的情况。这些核心作者与刘耀炜、高小其、孙小龙、车用太、周晓成等高产作者联系十分紧密，这几位高产作者均为我国地下流体学科有影响力的学科带头人。说明我国地震地下流体研究主要集中在特定的领域中，围绕着这些学科带头人进行，也体现了地震地下流体领域核心学者之间较强的合作关系。

图2 核心作者的共现网络

2.3 关键词分析

利用作者提供的关键词对6 022 篇论文的关键词进行分析，总关键词数为10 954，出现4 次及以上的关键词共有1 014 个，根据这些关键词的共现强度，可将其划分为以地下流体、地震预报、地下水、地震前兆、井水位、前兆异常、同震响应、水温等高频关键词为核心的21 个聚类组成，各个聚类之间联系紧密（图3）。

图3 关键词共现网络

图3 不仅显示了地震地下流体的主要研究内容，如：水位、氡、断层气等，也揭示了其主要研究方法和技术，如：正演模拟、震源机制等。分析上述内容可知，我国地震地下流体学科的主要研究方向有4 个：一是围绕地下流体进行的研究，研究内容以地球物理场前兆观测为主，从监测技术多维发展、新技术传感器研究、观测台网新布局等方面见证了地下流体学科跨越式发展；二是以地震预报为主的研究，包括地下流体异常特征、地下流体同震响应和震后效应、流体短临异常等，为地震预报和震情跟踪服务；三是以地球化学为基础的土壤气研究，研究对象主要集中在氢、氡、汞、二氧化碳等对深部构造活动和活动断裂应力场变化反应敏感的气体；四是围绕井间地震的研究，主要包括井间地层的连续性、了解储层的横向变化、进行油藏描述和监测油气藏的动态，获取地下地质构造细节。从图3 可以看出，前3 个研究方向之间的联系更为紧密。

2.4 热点分析（发表时间）

高阶关键词在一定程度上可反映该领域的研究热点（程志强，2022），本文将6 022 篇文献分为4 个时间段，分析我国地震地下流体的研究热点随时间的变化情况。首先归纳整理各时间段总发文量以及出现频次排名前20 的关键词（表2），再将这些时间段内的关键词进行分析，得到这40 多年我国地震地下流体的研究方向的变化。

综合表2 分析可知：（1）1982—1991 年地震地下流体领域的发文量相对较低，该时段研究主要围绕地下水、地震预报进行。该时期正处于地下流体正式作为三大前兆观测手段之一得到大力发展的时段，地下流体监测开始向台网化、专业化和规范化发展，期间明确提出了布局思路与建网方案，在全面清理评估与调整、优化已有观测点的基础上，建立了专业化的全国地震地下水动态观测网（255 个观测点）、全国地震水文地球化学观测网（330 个观测点）和全国地震水温观测网（114 个观测点）（孙小龙等，2020；刘春国等，2022）。（2）1992—2001 年这10 年的发文量与前10 年基本持平，这时期地震地下流体的主要研究方向是地震预报、井水位和断层气等，这与我国地震地下流体观测技术取得了突破性进展的背景相对应。随着水温、水位、氢、汞、氦等数字化观测技术相继研制成功，全国多个台站开展数字化技术改造，台站的水位、水温、氢和汞的观测改造为数字化观测（刘春国等，2022）。（3）2002—2011 年的发文量显著上升，主流研究方向除了常规的地震预报外，利用井间地震研究储层预测逐渐兴起，并得到了一定程度的发展。储层预测研究的涌现，可能与国家发展油气勘探、开发有一定关系（孙小龙等，2020；刘春国等，2022）。（4）2012—2023 年的发文量维持在高位，研究内容更加多样性。截至2020 年，纳入地下流体学科技术管理的地球化学定点连续观测的站、网包括151 个氡观测台站、58 个汞观测台站、76 个氢和氦观测台站、17 个水质观测台站，观测项目达几十种，主要有井（泉）水（气）氡浓度、水（气）汞浓度、氢气、氦气、井（泉）水中溶解气、井（泉）水逸出气、水质成分和同位素等（高小其等，2021）。随着地震监测技术的发展以及地震资料的积累，使得同震响应及震例回溯的研究得到重视。

上述分析表明，地下水、地震预报贯穿我国地震地下流体整个研究阶段，研究内容主要围绕地震监测与预报开展，研究重点发生了部分转变，新增了如井间地震、天然气水合物等。研究主题从较为单一的地震预报转变为地震预报、地球化学、井震结合、同震响应等多元融合的研究。这充分体现了我国地下流体观测已从最开始以水文地质学和水文地球化学为基础的观测研究实现了跨越式发展，实现了单一方法向综合观测手段发展，建成了由定点观测与流动观测相结合，空间、地表、深井相结合的立体监测网，研究对象也从地下水扩展到了与地震孕育发生相关的油、气、地热等流体。地下流体观测已成为地震前兆综合观测的重要手段，在地震危险性判定中发挥着不可替代的作用，成为我国防震减灾工作中不可或缺的一部分。

2.5 机构分析

经统计，1982—2023 年关于地震地下流体的6 022 篇论文是由4 587 个机构发表的，这些发文机构主要为地震系统、高校和研究院所（含国家重点实验室）。发文量排名前10 的机构（表3）均属于地震系统，这侧面说明了研究地震地下流体具有极强的专业壁垒。对发文量在5 篇以上的240 个机构进行合作网络分析，共产生19 个聚类（图4），中国地震局地震预测研究所、中国地震台网中心、云南省地震局、新疆维吾尔自治区地震局等发文量头部机构几乎串起了该领域所有的发文机构，这些单位在互相合作的基础上，也形成了各自的研究群落。大多数发文机构间相互联系非常紧密，体现了各机构之间广泛的合作关系。

图4 发文机构共现网络

3 结论

通过分析1982—2023 年我国地震地下流体研究领域的论文，归纳了研究力量的分布、了解研究热点等情况，得到结论如下：（1）1982 年以来，我国学者对于地下流体的关注和研究整体呈现出上升的趋势，在2017 年达到顶峰，近年发文量有所下降，可能与近几年该领域传统研究方法逐渐走向成熟有关。（2）地震地下流体领域的核心作者、机构来源都较为集中。高产作者主要来自于学科带头人，核心学者之间具有较强的合作关系。研究力量主要集中在中国地震局所属机构，建议地震系统加大与高校和其他单位的合作，充分发挥各自优势，促进地震地下流体学科多元化发展。（3）地震地下流体的研究内容更加多样化，研究重点发生了部分转变，新增了如井间地震、天然气水合物等。研究主题从较为单一的地震预报转变为地震预报、地球化学、井震结合等，近年研究趋向多元化、综合化。

随着地震地下流体学科的传统研究方法逐渐走向成熟，该领域势必会更多地与其他新兴学科交叉融合，结合高新观测技术，探索多尺度协同化观测新模式，持续加强地下流体异常机理研究。适时建设地震地球化学数据库平台、研发空间—浅地表流体多源数据融合技术、建立深浅部流体溯源模型，可为地震监测预测业务需求提供新的技术支撑与业务产品。