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随着我国研发投入的快速增长，我国国际论文产出也相应地迅速增加并且已成为世界论文第一大国（Burke et al., 2022）。近年来，国际性科学引文索引系统SCI（Science Citation Index）的基础数据库Web of Science（WoS）和评估分析工具InCites（综合性的科研绩效分析工具）、ESI基本科学指标（Essential Science Indicators）等常被用来定量学科的发展态势、研究热点、不同国家或地区的国际竞争力等，相关结果对科研团队、科研管理部门、基金资助机构了解研究进展、制订科研政策等有一定的参考价值（丁洁兰等, 2021b; 丁佐奇, 2013; 谢秀芳等, 2022; 杨立英等, 2014）。

作为地球科学, 特别是现代地球系统科学不可替代的组成部分，地球化学在表征、示踪、探讨地球和行星体系“生”、“运”、“聚”、“定”的机制及其转化规律的过程中发挥着不可或缺的生力军作用（周新华, 2022）。本文通过定量比较分析世界各主要国家或地区地球化学领域国际论文产出数量及引证影响、期刊与关键词分布、研究主题与热点、主要产出机构和高被引学者、论文受资助情况及国际合作等信息，试图揭示我国地球化学领域在国际中的竞争力，描绘该领域的研究现状及学科发展概貌。

本文统计分析的论文数据基于WoS（仅包含SCI核心库）收录约9550种科技期刊所发表的论文（Article）、综述（Review）、快讯（Letter）等学术类文章进行采集与统计。其中国际合作论文按国家分别统计（参与合作的国家分别统计一次），论文被引频次为论文发表时间到统计时间的累计被引频次，中国论文统计中地域仅限于中国大陆地区（港、澳、台地区为单独的统计单元）。数据采集时间为2022年5月。

本文数据源的选取依据Citation Topics学科分类体系，该分类体系为科睿唯安于2020年12月份推出的基于文章级别的分类，通过分析已发表论文的相互引用关系，利用算法将相关文献汇聚到一起，形成离散的相关文献集群。Citation Topics提供了Macro（10个）、Meso（326个）和Micro（2444个）主题的三级层次结构（科睿唯安, 2022）。与ESI（Essential Science Indicators）按期刊进行分类方法相比，该分类体系的粒度更细。虽然已有多项研究基于ESI分类体系进行相关学科领域发展态势的分析（丁佐奇, 2013; 付利, 2018; 王艳和金新建, 2020; 谢秀芳等, 2022），但期刊级别的分类存在部分期刊因为学科范围广泛而包括不同学科领域论文的缺陷，因此，单一主题类别不能准确地代表此类期刊中所有出版物的主题内容（Archambault et al., 2011; Sjögårde and Ahlgren, 2018）。

为解决基于期刊的学科分类过于粗糙从而导致预设的学科主题数据采集噪声太大、无法以高精度满足特定分析任务的问题，文献计量学者提出科学信息检索中足够细粒度的分类方案（Glänzel, 2015）。近年来已有研究团队受国家自然科学基金委员会（NSFC）的委托，基于论文相互引用的层级分类体系进行了宏观管理与政策（丁洁兰等, 2021a）、资源与环境管理（丁洁兰等, 2021b）、化学（杨立英等, 2014）等学科领域的发展态势评估。

本研究主要选取Meso层级的地球化学、地球物理学和地质学（Geochemistry, Geophysics & Geology）主题中包含的SCI论文进行整体学科发展趋势的分析。重点选取Micro层级的地球化学（Geochemistry）主题，从文献计量视角，运用定量与定性相结合的方法，以2000~2021年SCI论文为数据样本，揭示地球化学领域发展态势。其中地球化学、地球物理学和地质学1980~2021年涉及的期刊数量为4490种，2000~2021年为3510种；地球化学领域1980~2021年涉及的期刊数量为1073种，2000~2021年为718种。研究中用到的可视化工具有VoSViewer、Python、Excel等。

2.1 1980~2021年主要国家和地区的地球化学论文产出情况

基于Incites数据库的统计表明，1980~2021年地球化学、地球物理与地质学领域的论文数量呈现快速增长态势（为方便表述，以下统一将“地球化学、地球物理与地质学”简称为“固体地球科学”），论文数量由1980年的4438篇增加至2021年的18491篇，年均增幅为7.92%，其中地球化学学科论文数量增长相对较慢，由1578篇增加至4002篇，年均增幅为3.84%，地球化学论文数量在固体地球科学中的份额也相应有所下降，由1980年的35.6%下降至2021年的21.6%（图1）。

图1 1980~2021年地球化学学科论文数量及其占固体地球科学论文的份额

在固体地球科学领域17个Micro层级主题中，1980~2021年间年均论文增幅相对较高的主题/领域为Landscape Evolution（年均增幅为53.32%）、Compositional Data（39.09%）、Earth Elements（24.61%）、Volcano（19.66%）。尽管如此，1980~2021年间地球化学论文总数在固体地球科学论文总量中的占比（28.98%）仍然远高于第2位的Earthquakes（15.02%）和第3位的Tectonics（7.92%）。

1980~2021年间固体地球科学论文产出数量为412854篇，论文产出超过10000篇的国家/地区有13个：（1）美国：113097篇，（2）中国：50416篇；（3）英国：43845篇；（4）法国：40398篇；（5）俄罗斯：35909篇；（6）德国：32644篇；（7）加拿大：28013篇；（8）澳大利亚：25336篇；（9）日本：24683篇；（10）意大利：23883篇；（11）印度：14654篇；（12）西班牙：11425篇；（13）瑞士：11270篇。

中国在该领域的论文产出数量增长迅猛，由1980年的33篇增长至2021年的5527篇，并于2006年开始超过英国上升至第2名，2018年开始超过美国成为第1名（图2）。

图2 1980~2021年固体地球科学TOP3国家SCI论文数量演变

地球化学领域在1980~2021年间论文产出数量为120134篇，其中超过10000篇的国家/地区有7个，分别为：（1）美国：27706篇；（2）中国：22595篇；（3）澳大利亚：13595篇；（4）俄罗斯：13291篇；（5）加拿大：12310篇；（6）英国：10969篇；（7）法国：10186篇。中国在该领域的论文产出数量由1980年的13篇增长至2021年的1899篇，并于2003年超过澳大利亚上升居世界第二，2006年超越美国居世界第一（图3）。

图3 1980~2021年地球化学领域TOP3国家SCI论文数量演变

1980~2021年间固体地球科学国际论文总数为120134篇，其中地球化学论文数量占比为29.10%（412854篇），同期中美两个论文大国的论文结构相差较大，中国和美国固体地球科学国际论文总数分别为50416和113097篇，其中地球化学论文数量占比分别为44.82%（22595篇）和24.50%（27706篇）。显示出中国地球化学领域在固体地球科学领域中相对较强的地位。

近20年来（2000~2021年）地球化学论文产出数量为76287篇，相较于与1980~2021年的情况，主要国家的排序有较大变化，中国（21403篇）和美国（14941篇）遥遥领先，其后总产出5000篇以上的国家依次为：澳大利亚（9942篇）、俄罗斯（8379篇）、德国（7384篇）、加拿大（7165篇）、英国（6287篇）、法国（5506篇）。中国地球化学SCI论文的世界份额也由2000年的7.6%相应快速地增长至2021年的27.4%（图4）。

图4 2000~2021年地球化学领域中国SCI论文数量及其占世界论文的份额

2.2 主要国家和地区的地球化学论文影响力分析

被引频次是测度论文学术影响力的基本指标。各主要国家地球化学论文的被引频次份额显示，美国、中国、澳大利亚、英国是地球化学领域论文被引频次相对较多的国家。2000年被引频次份额前5位国家的位次为：美国（19.7%）、澳大利亚（12.8%）、英国（8.9%）、中国（8.7%）、法国（7.8%），2021年则变化为：中国（23.7%）、澳大利亚（9.8%）、美国（9.0%）、加拿大（6.8%）、德国（5.5%），除了中国的论文被引用份额大幅上升外，其他4个国家的论文被引用份额均有不同程度的下降（图5）。

图5 2000和2021年地球化学领域被引频次份额TOP10的国家/地区

2000~2021年中国地球化学领域的学术影响力增长较快，被引频次世界份额由8.7%上升至23.7%，相应的排名由第4名上升到第1名；在2004年超越澳大利亚居世界第二，2007年首次超越美国影响力居世界第一，从2009年至今学术影响力保持世界第一（图6）。

图6 2000~2021年地球化学领域TOP3国家/地区被引频次世界份额

国家/地区的被引频次在很大程度上受研究规模（论文数量）影响，而FWCI（Field-Weighted Citation Impact）是对研究规模进行归一化处理之后的影响力指标，能够较好地解决被引频次指标受研究规模影响的问题。FWCI指标的计算方法为论文平均被引频次与同学科、同年份、同文献类型的一组论文平均被引频次的比值。从地球化学领域论文数量TOP10国家/地区的FWCI值来看，相较于2000年，2021年进步较大的是加拿大、俄罗斯和印度，而中国、美国和澳大利亚都有不同程度的下降（图7）。

图7 2000~2021年地球化学领域TOP10国家/地区的FWCI值

中国地球化学论文FWCI指标稍有下降也是我国论文数量占比滞后于论文被引用占比增幅的反映。2000年中国地球化学论文数量和被引用的国际份额分别为7.6%和8.7%，2021年分别增长至27.4%和23.7%，数量份额增幅（19.8个百分点）显著高于被引用份额的增幅（15.0个百分点），从而导致总体影响（FWCI指标）稍有下降。

2.3 地球化学学科高被引论文分析

在科研评价中高被引论文常被用来代表高水平成果，国家/地区的高被引论文产出规模可以从一定程度上反映国家/地区高学术影响力或重要科研成果的产出能力。本文的高被引论文按照本学科领域每年被引频次的TOP5%遴选。

统计结果表明，2000~2021年中国地球化学领域的高被引论文产出数量增长迅速，由2000年的26篇增长到2021年的85篇，排名也相应地从第3位上升至第1位（图8），但高被引论文的比例则由2000年的9.1%（26/285总高引论文数）下降至2021年的4.5%（85/1899总高引论文数），说明20年来高质量论文的比例有所下降。

图8 2000年和2021年地球化学领域高被引论文TOP10国家/地区

3.1 发文期刊分析

2000~2021年期间76287篇地球化学论文发表于718种期刊，发文量位列前20的期刊共计发表了39924篇文章，占总数76287篇的52.3%(表1)。相比早阶段（2000~2010年），近阶段（2011~2021年）发文量增加超过500篇的期刊有7种，期刊和增幅分别为：Ore Geology Reviews：2097篇，Lithos：2068篇，Journal of Asian Earth Sciences：1218篇，Precambrian Research：1055篇，Gondwana Research：796篇，International Geology Review：594篇，Acta Petrologica Sinica：576篇。发文量减少超过100篇的期刊有3种，期刊和减幅分别为：Earth and Planetary Science Letters：111，Geology：112，Journal of Petrology：154。

表1 2000~2010年与2011~2021年地球化学学科发文量TOP20期刊

注：排名变化为正数的表示排名进步，为负数的表示排名退步

2000~2021年发表地球化学领域论文数量位列前10位期刊中的我国作者论文占比显示（图9），Acta Petrologica Sinica、Journal of Asian Earth Sciences、Ore Geology Reviews、Lithos等期刊发表我国作者的论文数量相对较多，尤其是Acta Petrologica Sinica所发表的论文数量占同期我国地球化学论文总数的19.0%。发表中国地球化学论文数量超过1000篇的期刊为（括号中的数据为占中国地球化学论文总数的百分比）：Acta Petrologica Sinica：4122（19.0%），Lithos：1783（8.2%），Ore Geology Reviews：1549（7.1%），Journal of Asian Earth Sciences：1430（6.6%），Precambrian Research：1022（4.7%）。发表我国作者论文数的相对较多的前5种期刊（Acta Petrologica Sinica、Lithos、Ore Geology Reviews、Journal of Asian Earth Sciences、Precambrian Research）所发表的论文数量占我国地球化学论文总数的45.6%，集中度十分显著。

图9 2000~2021年地球化学领域中国论文的主要期刊来源

3.2 关键词分析

基于SCI收录全部地球化学论文的分析表明，相比2000~2010年，2011~2021年地球化学领域TOP4高频关键词大体相同，为Geochemistry、Geochronology、Zircon、Fluid inclusions；两个时段同时位列前30位的关键词中有21个相同（表2、图10），其中North China Craton、U-Pb geochronology、Provenance、Petrogenesis等高频关键词的使用频次排名上升较快。在2011~2021年前30位关键词中新增的9个关键词为：Detrital zircon、Central Asian Orogenic Belt、Zircon U-Pb dating、Zircon U-Pb age、South China、LA-ICP-MS、Hf isotopes、Paleoproterozoic、Tibet。后一个时间窗频次排名上升相对明显关键词主要有Detrital zircon、Zircon U-Pb dating、Central Asian Orogenic Belt、LA-ICP-MS等（表2）。

表2 2000~2010年与2011~2021年SCI收录地球化学领域论文高频关键词

图10 2000~2010年（a）与2011~2021年（b）地球化学领域SCI论文的高频关键词词云图

2000~2021年和2016~2021年世界总体和中国地球化学领域SCI论文高频关键词的比较结果显示，North China Craton、Central Asian、South China等地域性名称和Orogenic belt、Zircon U-Pb dating、Zircon U-Pb age等专业名词在中国作者的论文中出现的频率相对较高（表3），反映出近20年来国家自然科学基金重大研究计划等重要资助项目、重要研究方法、热点研究地区等在我国地球化学主题论文产出中的显著贡献。

表3 2000~2021年与2016~2021年世界和中国地球化学领域SCI论文高频关键词

3.3 研究主题与研究热点分析

研究主题由定量和定性相结合的方法获得：首先在WoS全学科论文集合的范围中，基于论文引用关系，通过社团划分的方法形成论文聚类簇（研究主题）。2000~2020年世界和中国地球化学领域包含论文数量位居前10位的论文聚类簇见表4。在世界研究主题聚类簇中，规模较大的ID1主题是Monazite、Rodinia、Type granite、Gold mineralization和Zircon U-Pb，该主题发文占比较大为60.9%；ID191主题是Mid Atlantic Ridge、Carbon nanotube field effect Ttransistor、Carbon nanotube growth、Electrical property和Field emission，发文占比为21.9%；ID1097主题是Himalaya、Hydroxyapatite coating、Po4、Synthesis和Vitro bioactivity，发文占比为4.1%。中国地球化学领域规模相对较大的主题与世界的基本一致，ID1、ID191和ID1097主题的发文占比分别为73.5%、12.5%和8.6%。

表4 2000~2020年世界和中国地球化学领域主要研究主题

统计显示，地球化学领域SCI论文数最多的前10位国际机构在2000~2010和2011~2021年两个时间段中有8个机构相同，但其位次在两个时间段中变化很大（图11）。2011~2021年论文数量增加较多的机构分别为中国地质大学、中国地质科学院和中科院地质与地球物理所，论文数量分别增加3903篇、1781篇和1117篇，中国地质大学和中国地质科学院的排位也分别由2000~2010年时段的第4和第5位上升至第1和第3位，原前2位次的俄罗斯科学院和法国国家科学研究中心则分别下降至第2位和第4位。北京大学的地球化学论文数由2000~2010年的610篇增至2011~2021年的1096篇，位次也相应地由第11位上升至第8位，中国科学院大学在2011~2021年时段发表地球化学论文1909篇，新晋第6位。

图11 2000~2010年及2011~2021年地球化学领域SCI论文的前10位发文国际机构（以2000~2010年前10位机构统计）

地球化学领域SCI论文数分别位居前10的中国机构在2000~2010年及2011~2021年两个时间段中有8个相同，但位次变化较大（图12）。2011~2021年时段论文数量增加较多的中国地质大学（北京）和中国科学院大学分别由2000~2010年时段的第5位和第10位上升至第1位和第5位，中国地质调查局的论文数量由79篇增加至938篇，吉林大学的论文数量由211篇增加至853篇，位次也分别由2000~2010年第15和第12上升至第8和第11。中国科学技术大学和中国科学院地化所的论文数量增加相对较少，位次也分别由上一时段的第9位和第11位下降至第13位和第12位。

图12 2000~2010年及2011~2021年地球化学领域SCI论文的前10位发文中国机构（以2000~2010年前10位机构统计）

由于WoS数据库中论文引用时同一作者的姓名或机构表达有所不同，统计时分别显示为不同的引用条目，例如，（1）Gao S，Northwest University，7218次；（2）Gao S，China University of Geosciences，6640次；（3）Gao Shan，China University of Geosciences，13597次；(4）Gao Shan，Northwest University，11036次。本次统计时在WoS中先导出2000~2021和2010~2021年两个时间段地球化学学科最高引用的前200名作者，而后将其中相同作者（不同的姓名和机构表达）的引用合并，然后排序，得到的前50位高引作者显示，2000~2021年在TOP50中有华人学者28位，占56%，TOP10中有华人学者5位（表5）；近10年来（2010~2021年）华人学者上升至34位，占68%，TOP10中有华人学者上升至7位，华人学者在高引作者占比呈现显著增加的态势。

表5 2000~2021与2010~2021年地球化学领域高被引学者TOP10

由于SCI数据库中的论文受资助信息在2008年才开始规范收录和统计，因此本次仅统计分析2011年以来地球化学领域SCI论文受资助的比例变化。统计结果显示，国际地球化学论文总体受资助的比例由2011年的76.4%上升至2021年的87.5%，增加了11.1个百分点；同期中国地球化学论文受资助的比例由64.4%上升至89.2%，其中国家自然科学基金委员会（以下简称NSFC）资助的论文由43.2%上升至65.8%，分别增加了24.8%和22.6%（图13）。图13的受资助论文百分比数值和演变还显示出中国该领域的SCI论文受资助情况与世界整体情况基本保持一致，在2011~2017年之间整体呈稳步上升的态势，2017年以后呈相对稳定的波动变化状态，NSFC是中国该领域论文的主要资助机构，受其资助的论文在中国全部基金资助论文中的占比约为70%。

图13 2011~2021年中外地球化学领域论文受资助份额演变

统计结果还显示，高被引论文受资助的比例显著更高。2011~2021年期间中国地球化学领域所有SCI论文基金资助的总体比例为73.4%，而高被引论文中的基金资助比例高达90.1%，同期中国该领域全部论文和高被引论文受NSFC资助的比例分别为58.8%和73.8%，显示出NSFC在推进该领域高被引论文产出中作出了重要贡献。

图14 2000~2021年地球化学领域SCI论文的国际合作网络

（a）2000~2010年;（b）2011~2021年.合作论文阈值为30篇；中国数据未包含港澳台地区数据；节点代表国家/地区，节点大小为国家/地区该领域在相应时间窗的发文数量，连线粗细为国家/地区之间的合作频次（合作论文数），不同的颜色代表国家/地区所属的不同聚类，同一类内的国家/地区之间合作相对越紧密

合作网络中国家/地区的PageRank指标可以用来测度国家/地区在合作网络的中心地位。从2000~2010年、2011~2021年合作网络中国家/地区的PageRank值排名来看，美国、英国、澳大利亚、加拿大、德国等处于中心位置，中国的排名由2000~2010年的第14位上升至2011~2021年的第7位，逐渐靠近合作网络中心位置。

从国际合作“伙伴”来看（表6），中国在地球化学领域的合作论文最多的国家为澳大利亚、美国、加拿大、德国等。从2000~2010年、2011~2021年两个时间段比较来看，各国家/地区与中国的合作，占其本国（地区）国际合作总量的比例呈现上升趋势，表明中国正在成为各国家/地区开展国际合作中越来越重要的合作对象。

表6 地球化学领域中国的TOP10合作国家/地区

表中比例为各国家/地区与中国的合作论文数量占本国/地区国际合作论文总量的份额. 前文已述中国论文统计中地域仅限于中国大陆地区（港、澳、台地区为单独的统计单元）

随着当代科学技术的快速发展，地球化学的研究领域不断扩大，研究内容不断深化。在地球科学的各领域内，地球化学均取得了重要的进展，如太阳系星体早期演化历史、地幔的不均一性和地幔化学分层模型、地球上最古老的岩石和太古代陆核形成、成岩成矿作用演化、自然环境与人类健康、海洋和海水的化学演化等等。总体来看，2000~2021年中国地球化学领域的发展有以下表现：

（1）全球地球化学领域论文产出持续增长且在固体地球科学的总体论文产出中占相对多数。1980~2021年间全球固体地球科学和地球化学论文产出的年均增幅分别为7.92%和3.84%，固体地球科学中的地球化学论文占比也相应地由35.6%下降至21.6%。

（2）中国固体地球科学和地球化学领域论文产出及影响力指标提升幅度显著高于国际总体上升幅度。中国的固体地球科学和地球化学论文产出数量分别于2018年和2006年位居世界第一。2000年度中国地球化学领域的论文和被引频次的世界份额分别为7.6%和8.7%，2021年则上升至27.4%和23.7%。

（3）发表地球化学论文的期刊相对集中且高频关键词在不同时段大体相同。2000~2021年期间发表地球化学论文的期刊有718种，Lithos、Acta Petrologica Sinica等发文量位列前20的期刊共计发表了39924篇文章，占全球地球化学论文总数的52.3%。2000~2010年和2011~2021年两个时段同时位列前30位的关键词中有21个相同。

（4）中国在地球化学论文产出的主要机构及高被引作者中均占据明显优势。2000~2010和2011~2021年两个时间段中地球化学领域SCI论文数最多的前10位国际机构中有8个相同，但位次变化很大。中国有四所研究机构（中国地质大学、中国地质科学院、中科院地质与地球物理所、中科院广州地化所）位居前10；2000~2021年间被引用位列前50位的学者中有32位来自中国大陆，占比64%。

（5）基金资助对于论文产出尤其中高影响力论文产出起到重要促进作用。统计结果显示，近10年来国际地球化学论文总体受资助的比例呈稳步上升态势，且高被引论文受资助的比例显著更高。2011~2021年中国地球化学领域全部论文和高被引论文受基金资助比例分别为73.4%和90.1%，其中国家自然科学基金资助占比超过70%。

（6）中国科研的国际合作论文份额和地位呈现稳定上升的态势。相比2000~2010年时段，2011~2021年中国地球化学国际合作论文由第14位上升至第7位，逐渐接近合作网络中心位置。地球化学领域与中国合作论文相对较多的国家为澳大利亚、美国、加拿大、德国等。

谨以此文祝贺周新华研究员八十寿辰暨从事地质工作六十周年，第一作者和第二作者对恩师谨致崇高的敬意和衷心的感谢！

致谢 论文撰写过程中与国家自然科学基金委员会姚玉鹏研究员、中国科学院文献情报中心杨立英研究员等人进行过许多有益的讨论，二位审稿专家对本文提出了许多宝贵修改的意见，在此一并深表谢忱