王 琳 , 張燦影, 朱立祿, 彭海青, 羅 璇, 馮志綱, 張國(guó)良

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國(guó)際洋中脊研究的發(fā)展態(tài)勢(shì)及熱點(diǎn)分析

王 琳1, 張燦影1, 朱立祿2, 彭海青1, 羅 璇1, 馮志綱1, 張國(guó)良1

(1. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所, 山東青島266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 吉林長(zhǎng)春 130033)

對(duì)洋中脊研究的國(guó)際研究戰(zhàn)略與計(jì)劃進(jìn)行分析, 具體包括綜合大洋鉆探計(jì)劃(IODP)、國(guó)際洋中脊協(xié)會(huì)(InterRidge)和國(guó)際海洋研究委員會(huì)(SCOR)的相關(guān)研究規(guī)劃和資助項(xiàng)目。此外, 結(jié)合洋中脊研究論文的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究, 使用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法、VOSviewer和Histcite軟件綜合分析了洋中脊研究的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)及研究熱點(diǎn)。美國(guó)的洋中脊研究實(shí)力最強(qiáng)。中國(guó)近3年的發(fā)文比例非常高, 表明越來(lái)越關(guān)注該領(lǐng)域的研究。中國(guó)洋中脊研究的主要合作對(duì)象是美國(guó)。熱液生態(tài)系統(tǒng)與洋中脊巖石地球化學(xué)研究目前是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本分析結(jié)果可以為我國(guó)的洋中脊研究和相關(guān)決策提供參考依據(jù)。

洋中脊; 研究計(jì)劃; 研究熱點(diǎn); 趨勢(shì)

洋中脊是盤(pán)踞世界各大洋中心、且相互連接的一個(gè)隆起帶, 由一系列連續(xù)的海底火山山脈組成, 全球伸延總長(zhǎng)度超過(guò)6萬(wàn)km, 因此也是地球上最長(zhǎng)的山脈[1], 其中心地形在不同大洋表現(xiàn)有所不同。太平洋洋脊的中心表現(xiàn)為寬500~1 000 m的地塹, 兩側(cè)地形逐漸變淺; 而大西洋和印度洋洋中脊中心則表現(xiàn)為由一系列正斷層組成的幾十公里寬的凹陷帶, 向兩側(cè)地形也逐漸變淺。除地形上表現(xiàn)為隆起帶以外, 洋中脊還具有一系列獨(dú)特的地形特征, 如洋中脊的分段性、各段洋中脊之間的轉(zhuǎn)換斷層以及兩側(cè)5~15 km內(nèi)廣泛發(fā)育的年輕海山等。

人類(lèi)對(duì)洋中脊的最初認(rèn)知, 開(kāi)始于對(duì)海底地形的測(cè)量。19世紀(jì)以來(lái)聲吶技術(shù)的運(yùn)用, 使得人類(lèi)重新開(kāi)始認(rèn)識(shí)海底面貌。盡管最初的調(diào)查出于軍事目的, 卻使得人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了大西洋中部地形相對(duì)兩側(cè)較淺的特征, 并存在一條南北走向的海底巨形脊?fàn)钌矫}, 定名為“大西洋洋中脊”。第二次世界大戰(zhàn)后, 科學(xué)家陸續(xù)對(duì)太平洋、印度洋、北冰洋的海底地形進(jìn)行了調(diào)查, 在各個(gè)洋盆都發(fā)現(xiàn)了脊?fàn)钌矫}, 這些山脈相連且縱橫世界大洋。洋中脊地形的持續(xù)調(diào)查, 使得全球洋中脊的全貌構(gòu)成了人類(lèi)對(duì)固體地球表面的基本認(rèn)知之一[2-3], 洋中脊的全球分布如圖1所示。

隨著對(duì)洋中脊形貌認(rèn)識(shí)的逐漸完善, 人們不斷思考和研究洋中脊獨(dú)特的地質(zhì)背景和環(huán)境在地球演化過(guò)程中的作用。洋中脊在地球科學(xué)研究中具有極為重要的地位, 是地球上的擴(kuò)張性板塊邊緣(大洋擴(kuò)張中心), 也是新生洋殼形成的地方[4]?；鹕阶饔眯纬傻男鋷r層, 隨著洋中脊向兩側(cè)擴(kuò)張而構(gòu)成了大洋洋殼層[5]。世界大洋海盆的基巖都是由通過(guò)海底擴(kuò)張引起的洋中脊火山作用形成[6], 洋殼最終會(huì)在島弧俯沖帶進(jìn)入地幔,因此洋殼物質(zhì)的生成和消亡是地球上最大規(guī)模的物質(zhì)循環(huán), 對(duì)地球內(nèi)外物質(zhì)交換起到至關(guān)重要的作用[7], 逐漸吸引著更多科學(xué)家的關(guān)注和研究。從20世紀(jì)70年代中期紅海區(qū)域發(fā)現(xiàn)熱液金屬軟泥開(kāi)始, 到近年來(lái)證明洋中脊存在著活躍的流體活動(dòng)和成礦過(guò)程, 并且伴有獨(dú)特的極端生態(tài)資源, 迅速開(kāi)啟了洋中脊的全球資源調(diào)查和研究。

洋中脊具有獨(dú)特的環(huán)境和資源, 是認(rèn)識(shí)固體地球內(nèi)部圈層的窗口。洋中脊的火山物質(zhì)是來(lái)自深部地幔的直接產(chǎn)物, 可以幫助了解深部固體地球。此外, 大洋地殼最薄, 是最接近地幔層的地方, 對(duì)探索地球深部信息尤為重要, 目前已經(jīng)成為國(guó)際上一些重大地球探索計(jì)劃的核心區(qū)域。總之, 洋中脊系統(tǒng)獨(dú)特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及特殊的物理、化學(xué)環(huán)境蘊(yùn)藏了很多奧秘和潛在資源, 解開(kāi)這些奧秘對(duì)人類(lèi)有著重要的意義[8-9]。世界洋中脊主要位于國(guó)際海底區(qū)域, 而揭秘洋中脊是分享和有效利用其資源的前提。近年來(lái), 世界各國(guó)對(duì)洋中脊研究越來(lái)越重視, 制定了與洋中脊研究相關(guān)的戰(zhàn)略方案并資助了很多洋中脊研究項(xiàng)目, 發(fā)表了大量與洋中脊研究相關(guān)的論文。本文通過(guò)分析洋中脊研究的國(guó)際戰(zhàn)略部署情況, 結(jié)合對(duì)科研論文產(chǎn)出的文獻(xiàn)計(jì)量分析, 探討了洋中脊研究的發(fā)展趨勢(shì)與研究熱點(diǎn), 目的是為我國(guó)的洋中脊相關(guān)研究與戰(zhàn)略制定提供參考。

圖片來(lái)自USGS; Juan de fuca Ridge為胡安·德富卡洋脊; Southeast Indian Ridge為東南印度洋中脊; Pacific Antarctic Ridge為太平洋南極洋中脊; East Pacific Rise為東太平洋海隆; Mid-Atlantic Ridge為大西洋中脊; Southwest Indian Ridge為西南印度洋中脊; Central Indian Ridge為中印度洋中脊

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

本文對(duì)洋中脊研究的戰(zhàn)略和研究計(jì)劃情況進(jìn)行了深入解讀, 并使用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)洋中脊研究論文進(jìn)行綜合分析, 探討國(guó)際洋中脊研究的研究熱點(diǎn), 幫助理解洋中脊研究的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)據(jù)收集自科學(xué)引文索引(Science Citation Index Expanded, SCIE)數(shù)據(jù)庫(kù), 檢索策略是ts=((“oceanic ridge”) or (“mid-ocean ridge”) or (“Atlantic Ridge”) or (“East Pacific Rise”) or (“Gakkel Ridge”) or (“Indian Ridge”) or (“Gorda Ridge”) or (“American–Antarctic Ridge”) or (“Pacific-Antarctic Ridge”) or (“Juan de Fuca Ridge”) or (“Explorer Ridge”) or (“Chile Rise” or “Chile Ridge”))。重點(diǎn)對(duì)洋中脊研究在2000~2014年近15年發(fā)表的article、proceedings paper和review進(jìn)行分析, 共檢索到6 984條數(shù)據(jù)。通過(guò)使用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法[10]對(duì)洋中脊研究的國(guó)家和地區(qū)間合作情況進(jìn)行了分析。采用Nees Jan van Eck 和LudoWaltman開(kāi)發(fā)的VOSviewer軟件[11]對(duì)洋中脊研究論文進(jìn)行關(guān)鍵詞分析, 論文的關(guān)鍵詞可以提供學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)等很多有用的信息, VOSviewer主要根據(jù)關(guān)鍵詞的共現(xiàn)及相互聯(lián)系的緊密性對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類(lèi)分析, 將聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞以相同顏色劃分為同一區(qū)塊。此外, 還使用Eugene Garfiled開(kāi)發(fā)的Histcite軟件[12]進(jìn)行引文分析, Histcite可以以圖譜方式展示某一領(lǐng)域不同文獻(xiàn)之間的關(guān)系, 幫助分析領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)并定位出該領(lǐng)域的重要文獻(xiàn)和熱點(diǎn)。

2 洋中脊研究的戰(zhàn)略部署及計(jì)劃分析

2.1 綜合大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃

綜合大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃(IODP)是深海大洋鉆探計(jì)劃(DSDP)—大洋鉆探計(jì)劃(ODP)—綜合大洋鉆探計(jì)劃(IODP)的延續(xù), 也是地球科學(xué)研究時(shí)間最長(zhǎng)、最成功的大型國(guó)際合作研究計(jì)劃。IODP以美國(guó)、日本和歐洲為主, 由26個(gè)國(guó)家以會(huì)費(fèi)形式共同資助, 鉆井平臺(tái)包括美國(guó)的“決心號(hào)”和日本的“地球號(hào)”科學(xué)鉆探船, 以及歐洲主導(dǎo)的鉆井平臺(tái), 在大洋探索中發(fā)揮過(guò)、并正在持續(xù)發(fā)揮巨大作用。

目前, IODP在洋中脊研究方面已經(jīng)取得了很多技術(shù)性進(jìn)步和新發(fā)現(xiàn)。例如, CORK(circulation obviation retrofit kit)儀器的廣泛應(yīng)用使其在洋殼水文地質(zhì)學(xué)和深海生物圈研究(如, IODP329航次)中發(fā)揮了重要作用, 并通過(guò)海底巖芯的污染檢測(cè)技術(shù)探索海底極低生物量環(huán)境下的生物圈極限深度; 鉆孔取芯技術(shù)的改進(jìn), 使得大洋沉積物的取芯率逐漸達(dá)到或接近100%, 尤其是日本“地球號(hào)”鉆探船采用立管鉆探技術(shù)(Riser)可以克服井壁滑塌對(duì)鉆井深度的影響, 有望在未來(lái)10年內(nèi)鉆透地球的殼-幔邊界層(莫霍面)。此外, 在洋中脊熱液系統(tǒng)中的海底海水-巖石相互作用以及海底塊狀硫化物礦床形成方面的研究也取得了新進(jìn)展[13]; 進(jìn)一步發(fā)展了巖石圈冷卻驅(qū)動(dòng)的離軸對(duì)流系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)換反應(yīng)概念模型; 驗(yàn)證了由磁異常推斷的海底年齡與大洋鉆探取樣得到的上覆沉積物年齡的密切對(duì)應(yīng); 探索了大火成巖省的固體地球過(guò)程及其形成對(duì)地球環(huán)境的作用等。

2011年6月IODP公布的《2013~2023年國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃》中, 與洋中脊研究相關(guān)的部署主要包括: (1)了解地幔變化, 采用多種深海鉆探方法研究地幔, 對(duì)深海地質(zhì)進(jìn)行分析并研究地球深海碳循環(huán); (2)利用海洋科學(xué)鉆探與海底測(cè)繪、地球物理實(shí)驗(yàn)和模型模擬, 解釋洋中脊和大洋地殼的形成; (3)通過(guò)鉆探數(shù)據(jù)定量、持續(xù)地計(jì)算流體的變化程度, 分析大洋地殼在地球重要化學(xué)元素循環(huán)中所起到的作用; (4)俯沖帶如何產(chǎn)生周期性的不穩(wěn)定狀態(tài)及如何生成大陸地殼[14]。

2.2 國(guó)際洋中脊協(xié)會(huì)

國(guó)際洋中脊協(xié)會(huì)(InterRidge)是洋中脊研究領(lǐng)域唯一的國(guó)際科學(xué)組織, 該組織有包括中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、美國(guó)等國(guó)的30個(gè)成員國(guó)家和超過(guò)2 500名研究學(xué)者成員[15]。全球大洋中脊研究十年科學(xué)規(guī)劃(2004~2013)中總結(jié)了InterRidge過(guò)去10年里在洋中脊方面的研究進(jìn)展, 主要包括西南印度洋中脊(SWIR)的考察研究、北極加克(Gakkel)海嶺的第一次海底地形測(cè)量和取樣、以及洋中脊全球取樣[16]等。

2012年, 國(guó)際洋中脊協(xié)會(huì)(InterRidge)公布了《國(guó)際洋中脊第三個(gè)十年科學(xué)規(guī)劃(2014~2023)》(A plan for the third decade of InterRidge science), 該計(jì)劃對(duì)未來(lái)十年研究的重點(diǎn)方向進(jìn)行了闡述, 其主要科學(xué)研究方向包括洋中脊構(gòu)造與巖漿作用過(guò)程、海床與海底資源、地幔的控制作用、洋脊-大洋相互作用及通量、洋中脊的軸外過(guò)程研究, 以及海底熱液生態(tài)系統(tǒng)研究等[17]。

2.3 國(guó)際海洋研究委員會(huì)

國(guó)際海洋研究委員會(huì)(Scientific Committee on Oceanic Research, SCOR)于1957年成立于美國(guó)的伍茲霍爾海洋研究所, 旨在促進(jìn)海洋學(xué)領(lǐng)域的多學(xué)科合作。國(guó)際海洋研究委員會(huì)是當(dāng)今國(guó)際海洋界中歷史最長(zhǎng)、規(guī)模最大、影響也最大的非政府學(xué)術(shù)組織, 多年來(lái), SCOR在發(fā)起和組織大型海洋研究計(jì)劃、推動(dòng)海洋前沿領(lǐng)域研究等方面起到了重要作用[18]。

SCOR正在籌劃的第二次國(guó)際印度洋探索計(jì)劃 (2015~2020) (IIOE2)中, 已經(jīng)開(kāi)始和計(jì)劃開(kāi)展的與洋中脊研究相關(guān)的各國(guó)研究計(jì)劃和課題包括: (1)荷蘭的深海熱液口生態(tài)學(xué)研究計(jì)劃; (2)法國(guó) MAD ridge研究計(jì)劃, 主要針對(duì)漩渦-地形交互作用、海山生態(tài)系統(tǒng)和生物生產(chǎn)力、馬達(dá)加斯加嶺等研究; (3)法國(guó)FFEM-SWIO研究計(jì)劃, 主要針對(duì)漩渦-地形交互作用和海山生態(tài)系統(tǒng)等研究; (4)德國(guó)RHUM-RUM項(xiàng)目和SPACES項(xiàng)目; (5)南非ACEP III 項(xiàng)目; (6)英國(guó) SEASEARCH項(xiàng)目, 主要針對(duì)海山和生物多樣性研究; (7)美國(guó)Lighthouse計(jì)劃/ LORI 1 & 2 Cabled Observatory; (8)美國(guó)伍茲霍爾研究所對(duì)西南印度洋脊馬里安隆起的相關(guān)研究項(xiàng)目[19]。

3 洋中脊研究的發(fā)展趨勢(shì)與研究熱點(diǎn)

3.1 洋中脊研究論文發(fā)文量年度變化

根據(jù)對(duì)洋中脊研究論文每年的變化情況進(jìn)行分析, 可以明顯看出, 洋中脊研究論文整體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì), 有些年份論文量會(huì)有小的波動(dòng), 2008年以后每年發(fā)文量基本超過(guò)500篇, 2013年達(dá)到頂峰, 有553篇洋中脊研究論文被SCIE數(shù)據(jù)庫(kù)收錄, 見(jiàn)圖2。

圖2 2000~2014年國(guó)際洋中脊研究論文發(fā)文量變化

Fig. 2 Annual publication output of mid-ocean ridge research from 2000~2014

3.2 世界各國(guó)洋中脊研究的發(fā)文量分析

洋中脊研究論文發(fā)文量最多的前20個(gè)國(guó)家具體見(jiàn)圖3, 可以看出, 美國(guó)發(fā)表的研究論文最多, 數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家, 在其他國(guó)家中, 法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本和俄羅斯的發(fā)文量較多, 均超過(guò)500篇。中國(guó)發(fā)文量為471篇, 排在第7位。

圖3 洋中脊研究發(fā)文量最多的前20個(gè)國(guó)家

Fig. 3 Top 20 countries involved in publication output of mid-ocean ridge research

詳細(xì)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1, 經(jīng)分析發(fā)現(xiàn), 總被引頻次基本與發(fā)文量成正比, 美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)和德國(guó)的總被引頻次最高, 均超過(guò)20 000次, 美國(guó)總被引頻次89 364次, 顯示了其在洋中脊研究方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。此外, 法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)的總被引頻次均超過(guò)10 000次, 篇均被引頻次最高的國(guó)家是瑞士和冰島、澳大利亞, 篇均被引頻次均超過(guò)30次/篇。通過(guò)對(duì)近3年的發(fā)文情況進(jìn)行分析, 可以發(fā)現(xiàn), 中國(guó)、意大利和西班牙近3年的發(fā)文量所占比例最高, 中國(guó)近3年發(fā)文量占近15年的約40%, 說(shuō)明中國(guó)近幾年來(lái)越來(lái)越重視洋中脊方面的研究。在高被引論文方面, 被引頻次≥50次的論文數(shù)占比最高的國(guó)家是瑞士和澳大利亞, 這兩個(gè)國(guó)家均有超過(guò)20%的論文被引次數(shù)達(dá)到或超過(guò)50次, 而被引頻次≥100次的論文占比較高的國(guó)家是美國(guó)、澳大利亞和英國(guó), 比例接近5%。

表1 洋中脊研究發(fā)文量最多的前20個(gè)國(guó)家的影響力分析

Tab.1 Analysis of the influence of the top 20 countries on the publication output of mid-ocean ridge research

綜合各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看, 美國(guó)洋中脊研究實(shí)力最強(qiáng), 這也與其強(qiáng)大的科研資金支持和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備相匹配; 英國(guó)在研究論文數(shù)量和高被引論文比例上具有優(yōu)勢(shì); 澳大利亞、瑞士和冰島雖然發(fā)表的研究論文數(shù)量不算很多, 冰島僅發(fā)表了80篇洋中脊研究方面的文章, 但文章影響力很高。中國(guó)近3年發(fā)文占比很高, 顯示出中國(guó)對(duì)該研究方向的人力和資金投入在不斷增加。

中國(guó)論文數(shù)量排第7位, 總被引頻次處于第7位, 篇均被引排名第15位, 近3年論文占比排在第1位, 被引論文比例排在第19位, 被引頻次≥50的論文占比排17位, 被引頻次≥100的論文占比排14位。綜合看來(lái), 我國(guó)洋中脊研究相關(guān)研究論文數(shù)量近些年來(lái)增量明顯, 近3年的發(fā)文比例非常高, 體現(xiàn)了該研究領(lǐng)域的關(guān)注度在不斷增加。

我國(guó)一直非常重視發(fā)展海洋科技, 并將海洋科技創(chuàng)新作為基本戰(zhàn)略, 2012年也提出了打造海洋強(qiáng)國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略, 近些年來(lái), 我國(guó)設(shè)立了多個(gè)與洋中脊研究相關(guān)的國(guó)內(nèi)研究組織和國(guó)際組織分部并資助了不同層面的多種研究計(jì)劃與項(xiàng)目。國(guó)際大洋中脊協(xié)會(huì)中國(guó)分會(huì)(InterRidge China)組織國(guó)內(nèi)的洋中脊研究機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家積極參與了國(guó)際大洋中脊協(xié)會(huì)的各種科考和洋中脊研究活動(dòng), 為中國(guó)洋中脊研究的發(fā)展和國(guó)際交流合作作出了重要努力。中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源研究開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)大洋協(xié)會(huì)”)于2001年正式成為國(guó)際海底資源勘探的承包者, 擁有以“蛟龍”號(hào)、“海龍”號(hào)和“潛龍一號(hào)”為代表的高水平深海設(shè)備, 已完成并籌備開(kāi)展多項(xiàng)與洋中脊相關(guān)的研究計(jì)劃[20]。此外, 中國(guó)也是IODP的成員國(guó), 設(shè)有辦公室并積極參與相關(guān)的國(guó)際計(jì)劃。中國(guó)自1984年開(kāi)始赴南極進(jìn)行考察, 中國(guó)南極南大洋研究計(jì)劃已成功完成了31次南極考察任務(wù)并取得了豐碩成果, 對(duì)深海及洋中脊研究意義重大。而自1999年中國(guó)首次組織開(kāi)展北極考察以來(lái), 中國(guó)科學(xué)家考察研究了包括加拿大海盆、阿蒙森海盆、馬克洛夫海盆、羅姆諾索夫海嶺、門(mén)捷列夫海嶺、阿爾法海脊和弗萊徹深海平原海域等區(qū)域, 對(duì)國(guó)際洋中脊研究也有重要意義[21]。2015年, 籌建15年之久的海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正式啟動(dòng), 深遠(yuǎn)海和極地極端環(huán)境與戰(zhàn)略資源、海底過(guò)程與油氣資源是實(shí)驗(yàn)室的兩大重點(diǎn)研究方向, 而西太平洋洋陸過(guò)渡帶深部過(guò)程與資源環(huán)境效應(yīng)則是實(shí)驗(yàn)室未來(lái)3~5 a的重大科研任務(wù)之一[22]。這些都是我國(guó)對(duì)深海的重點(diǎn)研究部署, 與洋中脊研究也密切相關(guān), 我國(guó)洋中脊論文數(shù)量近幾年的顯著增加也歸因于這些研究計(jì)劃與項(xiàng)目的支持。目前這些論文的整體影響力較低, 高被引論文數(shù)量較少, 有部分原因也是因?yàn)榇蟛糠终撐陌l(fā)表時(shí)間不長(zhǎng), 從而影響了引用率。

圖4是對(duì)世界各國(guó)在洋中脊研究的論文合作方面進(jìn)行的分析, 可以看出, 美國(guó)處于合作的中心位置, 是其他國(guó)家的主要合作伙伴, 美國(guó)強(qiáng)大的科研設(shè)備能力與堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)是其成為全球合作中心的主要因素。此外, 法國(guó)在國(guó)際合作中也很活躍, 與美國(guó)、俄羅斯、西班牙等國(guó)有廣泛的合作。英國(guó)、日本、中國(guó)和意大利等國(guó)家在洋中脊研究方面也具有重要的地位。中國(guó)在洋中脊研究方面的主要合作對(duì)象是美國(guó)。

連線表示合作關(guān)系, 線條越粗合作越緊密

lines represent cooperation relationships: thicker lines show closer cooperation

3.3 洋中脊研究機(jī)構(gòu)分析

在機(jī)構(gòu)發(fā)文量方面, 發(fā)文量最多的前三個(gè)機(jī)構(gòu)分別是俄羅斯科學(xué)院、美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所和中國(guó)科學(xué)院, 美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)在洋中脊研究發(fā)面發(fā)表論文較多, 除了伍茲霍爾海洋研究所, 加州大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、夏威夷大學(xué)和華盛頓大學(xué)都在洋中脊研究發(fā)文量前15個(gè)的機(jī)構(gòu)中(詳見(jiàn)圖5)。

3.4 洋中脊研究學(xué)科分布

按web of science學(xué)科分類(lèi)看, 洋中脊研究所涉及的相關(guān)研究學(xué)科有: 地球化學(xué)與地球物理學(xué)、綜合地球科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、海洋學(xué)、礦物學(xué)、海洋與淡水生物學(xué)和微生物學(xué)等, 見(jiàn)表2。其中地球化學(xué)與地球物理學(xué)所占比重最大, 有3 355篇相關(guān)論文, 其次是綜合地球科學(xué), 有1 267篇論文, 海洋學(xué)論文有686篇。

表2 國(guó)際洋中脊研究主要涉及的web of science學(xué)科領(lǐng)域

Tab.2 Distribution of subject categories in web of science

3.5 洋中脊研究關(guān)鍵詞分析

從圖6中可以明顯看出, 洋中脊研究主要分為3個(gè)研究版塊, 分別是: (1)大西洋洋中脊和東太平洋洋隆的生態(tài)與生物學(xué)研究, 關(guān)鍵詞包括多樣性、環(huán)境、種群、細(xì)菌、碳和有機(jī)體等; (2)地幔研究, 關(guān)鍵詞包括俯沖、上地幔、邊緣、巖漿作用和同位素組成等; (3)地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究, 關(guān)鍵詞包括斷層、板塊、軸和裂縫等等。

圖7顯示了洋中脊研究領(lǐng)域發(fā)表論文的前30個(gè)關(guān)鍵詞近15年來(lái)的變化趨勢(shì)。其中, 在研究區(qū)域方面, 東太平洋海隆、胡安·德富卡洋脊和大西洋中脊一直都是研究的重點(diǎn); 近些年來(lái)對(duì)大西洋中脊的研究越來(lái)越多, 關(guān)于大西洋中脊的研究論文數(shù)量明顯高于對(duì)其他洋脊的研究論文。此外, 熱液系統(tǒng)研究近幾十年來(lái)一直得到較多關(guān)注, 是洋中脊研究的熱點(diǎn)之一。洋中脊巖石學(xué)也是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn), 玄武巖、輝長(zhǎng)巖、蛇紋巖、蛇紋石化都是相關(guān)的重點(diǎn)關(guān)鍵詞, 洋中脊玄武巖(MORB)近些年來(lái)出現(xiàn)頻次越來(lái)越高。洋中脊巖石地球化學(xué)研究近些年來(lái)越來(lái)越熱, 同位素、追蹤同位素在關(guān)鍵詞中的出現(xiàn)頻率也越來(lái)越高。

3.6 洋中脊研究的研究熱點(diǎn)與熱點(diǎn)文獻(xiàn)

根據(jù)圖8, 可以將洋中脊研究的研究熱點(diǎn)分為5個(gè)方面: Ⅰ.洋中脊熱液噴口研究, 包括熱液噴口的形成與結(jié)構(gòu)、熱液噴口流體的物理化學(xué)性質(zhì)研究等。Ⅱ.洋中脊巖石學(xué)研究, 包括洋中脊巖石組成、巖石成因、地幔熔融和洋脊下的熔體提取過(guò)程以及元素地球化學(xué)研究等。Ⅲ.洋中脊的慢速、超慢速擴(kuò)張, 例如西南印度洋和北極加克洋脊的超慢速擴(kuò)張與影響等。Ⅳ.熱液區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)研究, 包括熱液系統(tǒng)地質(zhì)、化學(xué)和生物過(guò)程之間的相互聯(lián)系與相互作用、火山活動(dòng)對(duì)熱液系統(tǒng)的影響以及熱液系統(tǒng)的能量來(lái)源研究等。Ⅴ.大洋核雜巖與拆離斷層研究等。

聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞劃分為同一區(qū)塊; 字體越大表示該關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次越高

keywords are divided into the same block: a larger font indicates a higher frequency of keyword use

圓圈越大關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次越高

Larger circles indicate higher frequency

圓圈中的數(shù)字編號(hào)是文獻(xiàn)在Histcite程序中的編號(hào); 箭頭指向的是被引文獻(xiàn)

Number in the circle represents that of the research paper in the Histcite program: arrow points to cited literature

這些洋中脊研究的熱點(diǎn)文獻(xiàn)反映了洋中脊研究2000~2014年的發(fā)展趨勢(shì)。第Ⅰ部分的文獻(xiàn)主要與大西洋洋中脊的熱液系統(tǒng)研究有關(guān), 其中Kelley等[23]在大西洋洋中脊和亞特蘭蒂斯斷裂帶的東部交匯點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)廣泛的熱液區(qū)域, 并探討了其形成原因與物理、化學(xué)和生物特性。Charlou等[24]和Schmidt等[25]分別對(duì)大西洋中脊亞速爾群島南部的熱液區(qū)域熱液流體等物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析并探討流體與玄武巖的關(guān)系。第Ⅱ部分的文獻(xiàn)主要針對(duì)洋中脊巖石學(xué)研究, 包括關(guān)于橄欖巖的地球化學(xué)研究及其對(duì)洋中脊系統(tǒng)的作用, 還有關(guān)于洋中脊玄武巖的化學(xué)性質(zhì)研究與地幔地球化學(xué)研究。第Ⅲ部分里, Michael等[26]研究了北極加克洋脊的超慢速擴(kuò)張與其巖漿及海底形成的原因, 還有對(duì)西南印度洋脊的超慢速擴(kuò)張及影響等研究。第Ⅳ部分中, 熱點(diǎn)文獻(xiàn)主要研究了熱液區(qū)的生態(tài)系統(tǒng), 探討了熱液系統(tǒng)物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)的作用與影響。第Ⅴ部分的兩篇文獻(xiàn)主要是對(duì)大洋核雜巖與拆離斷層構(gòu)造以及洋脊變化過(guò)程等方面的研究。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)洋中脊研究的國(guó)際戰(zhàn)略部署與論文產(chǎn)出情況進(jìn)行分析, 可以看出洋中脊地質(zhì)過(guò)程和海底熱液系統(tǒng)研究是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。國(guó)際上對(duì)大西洋中脊的研究越來(lái)越多, 熱液生態(tài)系統(tǒng)與洋中脊巖石地球化學(xué)研究也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。從論文發(fā)表情況來(lái)看, 美國(guó)的洋中脊研究實(shí)力最強(qiáng), 中國(guó)洋中脊研究論文數(shù)量近些年來(lái)明顯增加, 近3年的發(fā)文比例非常高, 顯示出中國(guó)越來(lái)越關(guān)注該領(lǐng)域的研究。希望本文對(duì)洋中脊研究國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)的分析可以為我國(guó)將來(lái)的研究和決策提供參考。

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(本文編輯: 劉珊珊)

Trends and hotspots in international Mid-ocean Ridge research

WANG Lin1, ZHANG Can-ying1, ZHU Li-lu2, PENG Hai-qing1, LUO Xuan1, FENG Zhi-gang1, ZHANG Guo-liang1

(1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China)

This paper analyzes international strategies and projects about mid-ocean ridge research, including the research plans and funded projects of the Integrated Ocean Drilling Program and InterRidge and Scientific Committee on Oceanic Research. In addition, the publication output of mid-ocean ridge research is studied using bibliometric methods. The research trend and hotspots are comprehensively analyzed by social network method, VOSviewer and Histcite softwares. The United States has the strongest research competitiveness. The proportion of papers issued in China is very high in the past 3 years, which indicates that more and more attention has been paid to the research in this field. The main cooperative partner of China in mid-ocean ridge research is the United States. The study of hydrothermal ecosystem and lithogeochemistry of mid-ocean ridge are hotspots. It is considered that the results reported in this paper may be of use for further research and for the formation of policies within China.

mid-ocean ridge; strategy; hotspots; trend

Sep. 18, 2016

[Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA11020306]

P67

A

1000-3096(2017)03-0151-10

10.11759/hykx20160918002

2016-09-18;

2017-02-24

中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(XDA11020306)

王琳(1982-), 女, 副研究館員, 博士, 主要從事文獻(xiàn)情報(bào)研究, 電話: 0532-82898758, E-mail: wanglin@ qdio.ac.cn; 張國(guó)良(1981-),通信作者, 男, 研究員, 博士, 主要從事海洋巖石學(xué)與地幔地球化學(xué)研究, 電話: 0532-82898987, E-mail: zhangguoliang@qdio.ac.cn