我國構造地貌學研究熱點及趨勢探討：基于中文文獻計量學的視角＊

施紫越 辛存林※ 王晶菁 劉海博 劉 昕 朱利東

1) 西北師范大學地理與環境科學學院，蘭州 730070

2) 中國地質大學（北京）地球科學與資源學院，北京 100083

3) 中國地震局地震預測研究所，北京 100036

4) 蘭州大學資源環境學院，蘭州 730000

5) 成都理工大學沉積地質研究院，成都 610059

引言

構造地貌學是地貌學的重要分支之一，是以構造運動、氣候條件、侵蝕作用、相關沉積等對地貌格局的影響過程為研究目標的新興學科。早在20世紀初，外國學者維利斯在研究華北地區的第四紀地質與地貌特征時，提出了在侵蝕階段與堆積階段交替出現的“地文期”[1]，認為地貌的演變具有階段性。受益于近30年地球系統動力學的發展，我國構造地貌學的研究內容日趨豐富，其理論與方法逐漸應用于工程選址實踐中[2]，而構造地貌的發育特征及其演化過程也是構造變形歷史的主要研究內容。與傳統地貌學、地質學有所不同的是，構造地貌學正在較為清晰地佐證構造變形可能受控于氣候變化與剝蝕因素，尤其是在構造活動較為強烈的造山帶及其邊緣、山間盆地等地理單元，深部地質過程的參與促進了大氣圈—巖石圈—地表形態的塑造，這些內容賦予了構造地貌學獨特的資源環境意義與科學內涵。

文獻計量學利用了現代計算機科學、數據庫原理和統計學工具，越來越廣泛地應用于信息檢索、分析學科的發展歷程與趨勢[3-4]。“文獻計量”一詞的起源雖仍有爭議[5-6]，但為衡量與學術著作、研究論文相關的科研成果產生了深遠的影響。文獻計量的本質是定量化的，可將無形的含義（例如：文獻的科學性、可閱讀性與整體質量）轉化為可視化、可管理的指標，也可被用來對文獻的某些特征做出相關解釋。對某一科學領域進展的文獻計量分析也被稱為科學技術學[7-8]，是因為對研究趨勢的定性描述可通過定量化指標來進行。文獻計量分析通常需要以大量的文獻為參考，所研究論文的時間跨度要盡可能長，涵蓋的信息量足夠多，因此，該指標對分析新的研究方向及趨勢有一定的啟示[9]。

學術論文在很大程度上能夠反映學科發展的成果與水平，是評價學科發展動態的重要指標[10]，因此，本文通過文獻計量學的方法，充分調研構造地貌學領域的中文文獻，尤其是分析近10年來所重點報道的成果，將有助于探討構造地貌學領域的研究熱點與趨勢，為該領域的科研工作者提供借鑒。

1 數據處理與方法

1.1 文獻獲取與調研

本文利用CNKI（China National Knowledge Infrastructure）進行文獻檢索，對檢索條件進行如下設置：“主題=構造地貌，關鍵詞=構造地貌，出版物來源=學術期刊&會議，數據庫=跨庫選擇”，選擇中文文獻來源。根據檢索結果，依次甄別文獻的研究內容是否對構造地貌進行重點報道，獲得中文文獻660篇，時間為1956年1月1日—2019年12月31日，文獻的總下載次數185 105次，總被引次數達7 238次。

1.2 文獻計量學分析

根據CNKI數據庫信息，對所獲取文獻的類型、作者情況、研究機構、學科領域、基金資助等基本要素進行文獻計量學分析。進行文獻計量數據采集的截止時間為2020年9月1日，因年度發文量統計所需，剔除2020年1—9月的文獻量，其中文獻的刊載來源、研究機構、學科領域、基金資助等信息，可以作為構造地貌學領域整體研究情況的核心參考指標。相關數據的處理與分析，主要使用Excel和CiteSpace。CiteSpace是學者陳超美開發的科學文獻知識圖譜工具，它以組為單位的文獻記錄為輸入模塊、以學術出版物中的年度組合為時間序列、以綜合知識網絡的形式對某一學科領域的知識結構進行建模，通過運行結果可探討研究領域的趨勢及動向，并以可視化的方式加以呈現[11-12]。

2 結果與分析

2.1 學術論文計量學特征

1956—2019年間，以構造地貌為研究主題的學術論文年均發文量在10—11篇。其中，在1956—1963年間，只有零星學者對構造地貌進行了初步研究；在1964—1975年間，相關研究的論文數量為零；1980—2001年間處于學術沉淀階段，正值我國改革開放的初期和中期，論文數量有了一定增長，但基本保持平穩；2002—2019年處于學術高速發展期，尤其是2009年之后，論文數量的上升速率極快，部分原因是2008年汶川大地震塑造了不同的構造地貌特征，區域構造活動及其地貌響應、DEM數據在地貌學的定量應用成為研究焦點。從總體來看，論文發表數量雖有一定程度的波動，但基本保持在年均增長率為5.6%的水平，這些變化特征體現了構造地貌學在2008年之后開始受到廣泛關注，其學術成果正在越來越多地被報道（圖1）。

圖1 1956—2019年論文數量變化Fig. 1 Changes for the number of research papers published from 1956 to 2019

2.2 研究機構特征

對不同研究機構的論文數量進行統計，中國地震局地質研究所、中國地質大學（北京）、中國地質科學院地質力學研究所、北京大學、成都理工大學、中國地震局地殼應力研究所、中國地震局蘭州地震研究所、南京大學、四川省地震局和中國科學院地質與地球物理研究所是發表構造地貌學相關論文最多的研究機構。其中，研究機構的文獻計量統計涉及到較多機構名稱的調整，例如：原國土資源部重新組建為自然資源部，原西南師范大學和西南農業大學整合為西南大學，原中國科學院地質研究所和中國科學院地球物理研究所整合為中國科學院地質與地球物理研究所，原中國科學院新疆生物土壤沙漠研究所和中國科學院新疆地理研究所整合為中國科學院新疆生態與地理研究所，原中國科學院蘭州地球物理研究所、蘭州地質研究所與原地質部西北地震地質大隊整合為中國地震局蘭州地震研究所等歷史沿革，包括相關的重點實驗室等歸并至不同單位，且考慮到研究機構名稱的調整一般根據其科研職責、功能規劃的整合所致，本文對此暫不予以區分。根據統計結果，研究機構的類型以科研院所和高等學府為主，其次為地震相關的省直事業單位（圖2）。

圖2 1956—2019年主要研究機構的發文量Fig. 2 The number of research papers published by major research institutes from 1956 to 2019

2.3 被引用次數與下載次數特征

對 1956—2019年單篇論文的被引用次數和下載次數進行統計與排序，并提取出所對應的論文第一作者。根據統計結果，在被引用次數方面，周榮軍（四川省地震局）、張會平（中國地震局地質研究所）、張岳橋（中國地質科學院地質力學研究所）、趙小麟（中國地震局地質研究所）、林暢松（中國地質大學（北京））、李道燧（長慶石油勘探局勘探開發研究院）、邢鳳存（成都理工大學）、付碧宏（中國科學院地質與地球物理研究所）、史興民（北京大學）、韓恒悅（陜西省地震局）是目前位居前1 0位的學者（圖3）；在下載次數方面，林暢松、張岳橋、張會平、葛肖虹、史興民、周榮軍、鄧宏文、邢鳳存、向宏發、洪順英是目前位居前10位的學者（圖4），在一定程度上體現了構造地貌研究領域對其研究成果的肯定。

圖3 1956—2019年單篇論文被引用次數及其對應第一作者Fig. 3 The number of citations of a single research paper and its first author from 1956 to 2019

2.4 學科類別與專業特征

通過對 1956—2019年論文中所涉及的中圖分類號進行統計，分析與其相關的學科類別與專業等情況，認為發表的研究論文主要屬于地質學、自然地理學、地球物理學、測繪學、海洋學、環境科學、計算機科學、礦業工程等學科類別（圖5）。地質學與自然地理學的占比約83%，其次為地球物理學和測繪學，占比14%，這些特征反映出構造地貌學的學術成果具有較強的交叉性，涉及領域較為復雜，可能是受我國地貌學的深入研究、地質資源勘查技術和地理信息科學發展的顯著影響。

2.5 資助項目特征

圖4 1956—2019年單篇論文下載次數及其對應第一作者Fig. 4 The download count of a single research paper and its first author from 1956 to 2019

根據 1956—2019年論文資助項目的統計情況，受國家自然科學基金資助的論文數最多，其次為中國地質調查局地質調查項目、國家重點基礎研究發展計劃、中國地震局地震科學聯合基金、中國地震局地質研究所基本科研業務專項、中國地震局地震科技星火計劃項目、中國科學院戰略性先導科技專項、中國科學院知識創新工程項目等近15個資助類別，表明我國構造地貌學研究主要受國家自然科學基金、地質調查項目和地震相關基金的支持（圖6）。“支持基礎研究，堅持自由探索，發揮導向作用”是國家自然科學基金的創新戰略定位，凸顯了自然科學基金的科研引導功能，歷經30年的改革開放，科研基金的大力投入使得學科發展得到充分保障，也是相關學術成果不斷增加的有力體現。

圖5 1956—2019年論文涉及的學科類別與專業Fig. 5 The subject category and specialty involved in research papers from 1956 to 2019

圖6 1956—2019年主要資助項目支持發文量Fig. 6 The number of research papers funded by major funding projects from 1956 to 2019

3 討論

3.1 文獻關鍵詞及共詞分析

關鍵詞是進行文獻推廣與傳播的依據性指標之一，通過分析研究論文中關鍵詞的共詞性，可為了解關鍵詞所指代的相關研究熱點提供依據，也可在橫向、縱向方面來表征學科領域的組成結果與研究進展[13-14]。

由1956—2019年間論文關鍵詞統計結果及共詞分析可知（圖7）， “構造地貌” “數字高程模型（DEM）” “青藏高原” “活動構造” “古地震” “新構造運動” “河流階地” “滑動速率” “地貌參數” “青藏高原東緣” “活動斷裂” “地貌特征” “地貌演化”“構造變形” “夷平面” “晚第四紀” “河流地貌” “龍門山” 是出現頻次位居前列的關鍵詞。作為地球表面形態的有效表達與模擬手段，數字高程模型（DEM）在地貌分析與制圖方面的應用最為廣泛，從美國國家宇航局（NASA）、國家影像制圖局（NIMA）、噴氣動力實驗室（JPL）等部門聯合實施的航天飛機雷達地形測繪任務-全球測圖計劃[15]，到星載InSAR（干涉合成孔徑雷達）技術[16]的發展，數字高程模型的全球共享使得DEM迅速成為地理空間信息的基礎框架、構造地貌研究的重要數據，DEM也成為構造地貌學研究中使用頻率非常高的關鍵詞。 “構造地貌” “夷平面” “新構造運動” “河流階地” “古地震” “活動構造” 是十分重要的中心節點，囊括了“地貌參數” “青藏高原東緣” “地震危險性” “東昆侖斷裂帶”等子中心。在1956—2019年間論文關鍵詞的共詞關系中， “地貌演化”與“青藏高原”構成了相互關聯的共詞對， “活動斷裂” “構造變形” “晚新生代” “構造地貌學” “古地貌” “龍門山南段”“燕山運動” “面積高程積分” “斷陷盆地” “ASTERGDEM”是相對獨立的關鍵詞。

圖7 1956—2019年間論文高頻關鍵詞及共詞特征Fig. 7 Characteristics of high-frequency keyword and co-word from 1956 to 2019

除此之外， “全新世” 與 “活動斷裂帶” “氣候變化” ， “地震危險性” 與 “構造演化” “發震構造” ，“東昆侖斷裂帶” 與 “滑動速率” ， “汶川地震” 與“龍門山” ， “新構造應力場” 與“地貌特征” 的關聯性也同樣較為緊密，上述信息均反映了數字高程模型、區域發震構造、古地震事件、斷層活動速率、氣候波動、地貌參數等是進行構造地貌研究的重要手段，而以第四紀為主要介入時代、以青藏高原及其邊緣地帶為核心調查范圍的研究模式被廣泛采納。 “龍門山” “龍門山南段” 和 “東昆侖斷裂帶” 是除 “青藏高原” 之外報道較多的研究區，頻次最高的共詞是“汶川地震” “滑動速率” 和 “古地震” 。

3.2 近10年研究熱點特征分析

在 2009—2019年間，在構造地貌學領域每年發文量最多的研究機構是：中國地震局地質研究所、中國地質大學（北京）和成都理工大學。在2009—2010年中國地質大學（北京）的發文量最多，在2016年成都理工大學的發文量達到峰值，而在最近3年，中國地震局地質研究所的發文量持續保持領先（圖8）。除此之外，中國地震局地殼應力研究所、中國地質科學院地質力學研究所、中國地震局蘭州地震研究所、中國地質大學（武漢）、中國科學院地質與地球物理研究所、蘭州大學、浙江大學、中國海洋大學等也保持著較高的發文量。

圖8 2009—2019年間每年發文量最多的研究機構Fig. 8 The research institutes with the highest number of papers from 2009 to 2019

對2009—2019年間每年出現的高頻關鍵詞進行突現分析，發現 “數字高程模型” “活動斷裂” “古地貌” “ASTER-GDEM” “構造變形”是突現強度最大的幾個關鍵詞（圖9）。而在近5年內， “龍門山南段” “河流縱剖面” “青藏高原東北緣” “地貌參數”和 “遙感解譯” 保持著極高的熱度，可能是由于2008年 “汶川大地震” 對我國造成的強烈影響，諸多學者投入大量精力對龍門山斷裂帶和青藏高原邊緣造山帶進行了持續、深入的研究（包括遙感影像解譯等手段），災難性地表運動過程及其微地貌變化不斷受到關注，主要圍繞龍門山構造特征[17-19]、水系發育特征[20-22]、地貌參數分析[23-25]、深淺部變形解譯[26-28]等內容。科研工作的顯著特點是具有繼承性與關聯性，作為科研活動的主要產出形式，幾乎所有的研究論文都是在已有的相關基礎上所取得的，故近10年的高頻關鍵詞向 “青藏高原東緣” “地貌” “龍門山” 等方向轉變，也反映了學術研究處于不斷積累、更新的狀態之中。

圖9 2009—2019年間高頻關鍵詞突現圖Fig. 9 Burst graph of high-frequency keyword from 2009 to 2019

隨著科學技術文獻的迅速增長、學科發展方向的動態調整、讀者學術需求的增加，地學界的學術期刊隊伍也在逐漸發展壯大。在2009—2019年，收錄構造地貌學相關論文總量位居前10位的學術期刊是：《地震地質》、《第四紀研究》、《國際地震動態》、《地質科學》、《地質通報》、《地學前緣》、《震災防御技術》、《地球學報》、《中國地質》、《地質力學學報》，體現了在構造地貌學研究中，地質學與地震學領域的學術出版物占據主導，有著重要而不可替代的作用（圖10）。

圖10 2009—2019年間學術期刊的出版量Fig. 10 The publication volume of major academic journals from 2009 to 2019

2009—2019年，論文單著量極低，合著率較高，最高合著率達100%，平均合著率超過 91%，合著率呈總體上升的趨勢，且核心期刊收錄率保持在65%的平均水平（圖11），反映出合著論文的質量較高，不僅體現了科研協作在構造地貌學研究中是大勢所趨，同時也對我國構造地貌學的發展產生了積極的影響。

圖11 2009—2019年間論文合著與核心期刊收錄情況Fig. 11 Co-authorship and collection of core periodical from 2009 to 2019

對2009—2019年每年被引次數最高的論文進行統計，核心研究內容聚焦于我國的大地構造單元、地貌格局與地表過程，其中能源盆地的古地理特征、多影響因素的耦合作用、沉積過程的響應成為比較突出的亮點，表明大部分學者有能力提供高水平的研究論文，但被引次數相對較低，可能是由于論文發表的時間距今較短，尚未達到被引次數的峰值（表1）。

表1 2009—2019年每年被引次數最高的論文及相關特征Table 1 Research papers with the highest citations annually and related characteristics from 2009 to 2019

3.3 研究進展及趨勢

我國構造地貌學經過數十年的發展歷程，目前已初步建立了較為系統的科學理論體系，國家持續的科研投入、高質量學術刊物的創辦對構造地貌學的發展起到了非常重要的推動作用，覆蓋范圍較廣，研究熱點在持續更新，以青藏高原的隆升、4大盆地的構造格局為主要切入點的研究成為這一領域的鮮明地域特色。文獻計量學分析結果表示，我國構造地貌學研究的關鍵詞集中程度較高，研究熱點不斷提升著學科活躍度，且多個研究機構對于基礎研究資料的共享可能有助于消除研究資源浪費[14]。通過分析構造地貌學的相關研究實例，可梳理出學界重點關注的研究方向。

（1）我國現代構造地貌的形成，不僅是構造運動活躍的結果，而且是地球深部物質運動的反映。青藏高原的隆升對亞洲地區甚至全球氣候、環境具有重大影響[30]，這是由于印度—歐亞板塊碰撞以來青藏高原殼幔各圈層物質和能量的調整、再分配和再平衡[31]，極大地影響了青藏高原的資源環境效應[32-33]。由于青藏高原邊緣地區復雜的地質背景和強烈的構造活動，使得不同區域的構造地貌特征均具有典型性，青藏高原成為開展構造地貌研究的天然實驗室；在汶川地震后，青藏高原東緣的地貌演化、地表侵蝕、構造活動及其災害效應所受的關注度明顯提高。此外，隨著我國一系列重大工程項目在青藏高原及其邊緣地區陸續的開展（例如：青藏鐵路、川藏鐵路、滇藏鐵路的建設），進行區域地殼穩定性調查與評價就顯得尤為關鍵，而構造地貌作為深部構造應力與氣候變化在地球表層的直接反映，同樣具有重要的研究意義，故構造地貌學文獻報道的研究區大多集中于青藏高原及其邊緣地帶。

（2）數字高程模型（DEM）的出現，尤其是全球ASTER GDEM數據的免費分享，令其成為構造地貌研究，特別是對河流階地、河流裂點等進行定量分析不可或缺的基礎數據。作為地球科學與遙感領域發展最迅速的技術之一，SAR傳感器的出現為InSAR技術提供了海量、快速獲取的數據源，隨著數據精度的不斷提高，DEM的應用由宏觀地貌參數的提取過渡到水系地貌定量指標的提取[34-35]，對地貌演化中地表侵蝕形成過程的研究也促進了構造地貌研究由定性化階段向定量化階段轉變[36]。與此同時，基于機載激光雷達（LiDAR）的數據也可對不同空間尺度的地形、地貌特征開展高分辨率的影像分析[37]，以實現構造地貌和地表過程的可視化及其地貌指標的定量表達[38-39]。

（3）地貌對構造活動的響應是直接的，而構造與地貌對氣候的響應是間接的，地表侵蝕、構造活動與氣候變化之間可能存在的耦合性在相關研究中越發受到重視[36]。全球尺度下的山脈隆起與消亡是由板塊邊界的位置和類型來決定的，氣候對于構造和地形影響的間接性，主要通過降水和溫度效應來體現[40]，但 “構造抬升” 并不完全等同于 “地形上升” ，當區域造山帶的侵蝕量與抬升量達到平衡時，地表抬升量為零，在這種情況下，構造抬升不造山[41]。流水對于構造的響應是始終存在的，由流水動力驅動的地表過程在山地環境中尤其活躍，特別是在現代氣候條件下，地表侵蝕和溶解作用在不同類型的沉積物和巖石中均可形成獨特的樣式[42]。

（4）年代的判定，在科技測年手段成熟與普及之前，始終是地質測年研究中的難點，而隨著化學分析與核素分析技術的發展，新的測年技術不斷被提出，相關定量研究的內涵得到深化。宇宙成因核素[43-45]、磷灰石裂變徑跡熱年代學[46-47]和（U-Th）/He低溫熱年代學[48]在河流階地沉積物、夷平面古高程、巖溶區碳酸鹽巖侵蝕速率、斷層走滑速率、流域侵蝕速率、造山帶及造山后剝露歷史、水系物源示蹤等方面起到了關鍵的約束作用，對于恢復地區古地貌演化歷史具有特殊的意義。

（5）受我國能源需求驅動，近年來能源沉積學的研究熱度較高，尤其是賦存多類型常規及非常規油氣資源的鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、準噶爾盆地、四川盆地等，在研究論文中也相繼出現了與構造地貌學銜接的關鍵詞。通過古構造地貌恢復、不整合分布樣式及沉積相等研究，有利于揭示沉積盆地的古構造地貌特征及其對沉積建造、儲層特征的控制作用[49-50]，可能成為今后以能源勘探—盆地古地貌為基礎的研究方向。

綜上，我國構造地貌學的發展前景廣闊，地球化學、年代學、沉積學、水文學、遙感科學與其的交叉研究不斷涌現，如何通過相關數據來有效模擬、精細評價不同因素在構造地貌演化中的貢獻，都是亟待深入研究的內容，這些問題可能包括但不限于以下方面。

（1）在不同的時間尺度上，氣候因素對于地幔尺度深部構造過程的影響，在地貌演化中的累計效應都是不同的，可能會影響地震活動的時間尺度[51-52]。地震破裂的前期過程是存在的，而地震后的構造地貌特征較為突出，通過氣候—構造—地貌過程確定地震活動區，最終提高預測地震的能力，是一個很重要的目標。

（2）海洋地質是板塊構造與深海勘探中最為活躍的領域之一，而針對海底構造地貌的研究相對薄弱，僅對西太平洋[53]、南海[54-56]、東海[57]、菲律賓海[58]、沖繩海槽[59-60]有部分報道。目前我國海洋權益所面臨的形勢比較嚴峻，專屬經濟區、大陸架與一些國家仍存在爭端，通過識別相關海底構造地貌來進一步研究海底地形與能源前景，對于維護我國海洋權益、規劃能源儲備體系、完善海洋地質科學理論是十分必要的。

（3）作為地球系統科學的兩大主題，地球動力學和全球變化[61-62]以極其復雜且高度耦合的方式在地球系統中發生級聯反應，構造地貌可作為重要的地表介質來認識物理氣候、構造演化和生物地球化學循環。從全新世到 “人類世”[63-64]，地球系統對人類影響的敏感性可能更為顯著[65]，從而在研究構造地貌的基礎上，為全球資源開發、減輕自然災害與生態修復提供有力支撐，促進對地球系統變化的科學理解。

4 結論

（1）作為地球科學領域的重要學科之一，我國構造地貌學的顯著特征受到大地構造單元與地震活動的影響。構造地質學、地貌學、地球物理學和地理信息科學貢獻了我國構造地貌學進展的主要部分，氣候學、沉積學、年代學等內容也逐漸被納入到研究之中。研究論文受國家自然科學基金、中國地質調查局地質調查項目、國家重點基礎研究發展計劃、中國地震局地震科學聯合基金資助的數量最多，體現了國家科研投入在推動構造地貌學研究中所取得的成效。

（2）關鍵詞分析顯示， “構造地貌” “數字高程模型” “青藏高原” “活動構造” “古地震” “新構造運動” “河流階地” “滑動速率” “地貌參數” “青藏高原東緣” “活動斷裂” “地貌特征” “地貌演化” “構造變形” “夷平面” “晚第四紀” “河流地貌” “龍門山” 是1956—2019年間出現頻次位居前列的關鍵詞，而 “構造地貌—古地震—活動構造—地貌參數—數字高程模型（DEM）” “青藏高原—地貌演化” “新構造運動—夷平面—河流階地” “河流地貌—氣候變化—活動斷裂帶—全新世” “龍門山—汶川地震—青藏高原東緣” 構成了共詞網絡中的主要節點。

（3）對近10年研究論文的收錄期刊、關鍵詞、合著率等進行深入分析，結果顯示我國構造地貌學領域的研究熱點在持續更新，地質學與地震學領域的學術出版物占據主導，能源盆地的古地理特征、多影響因素的耦合作用、沉積過程的響應是比較突出的研究亮點。論文合著率呈總體上升的趨勢，且合著論文的總體質量較高，體現了科研協作在構造地貌學研究中是重要趨勢。

（4）通過梳理學界重點關注的研究方向，提出了以下見解：深入研究不同時間尺度下的氣候—構造—地貌過程、海底構造地貌與能源勘查、構造地貌在地球動力學和全球變化中的角色，有利于提高預測地震的能力、完善海洋地質科學理論、加深對地球系統的科學理解，為人類資源開發、減輕自然災害與生態修復提供有力支撐。