太行山南段自立庄韧性剪切带变形特征

第57卷第1期2021年1%
地质与勘探
GEOLOGY AND EXPLORATION
Vol.57No.1
Janua—,2021
(构进地质.
dvi:10.12134/j.dzykt.2021.01 -15太行山南段自立庄韧性剪切带变形特征
张祥信1丄!3，刘冀莱2,苏俸可2,崔正坤2，陈艺竹2
(1•河北省战略性关键矿产资源重点实验室，河北石家庄050031；2.河北地质大学地球科学学院，河北石家庄050031；
3.河北地质大学区域地质与成矿作用重点实验室，河北石家庄050031)
［摘要］太行山南段临城自立庄地区古元古界甘陶河群中低级变质岩中发育一条左行逆冲型韧性剪切带。

自立庄韧性剪切带出露长约10畑，宽约1km,走向NNE,往西缓倾，在EW方向上由若干条
强变形带与其间的弱变形域或岩块组成，平面上呈现平行式的组合特征。

该韧性剪切带内发育糜棱岩、
拉伸线理和皱纹线理、不对称褶皱、石香肠构造和构造透镜体、S-C面理和旋转碎斑等宏观和微观构
造。

S-C面理、旋转碎斑、不对称褶皱等宏微观变形特征一致表明自立庄韧性剪切带上盘由西往东逆
冲的运动学性质。

在对韧性剪切带宏观、微观构造特征研究基础上，结合区域资料，认为自立庄韧性剪
切带的形成与华北克拉通古元古代末期西部陆块与东部陆块的EW向碰撞拼合有关，是18.5Go吕梁
运动的产物。

自立庄韧性剪切带的厘定为太行山南段古元古代构造演化提供了基础资料。

［关键词］韧性剪切带古元古代吕梁运动自立庄太行山南段
［中图分类号］P583；P597［文献标识码］A［文章编号］0495-5331(2021)01-0166-09
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2021,57(1)：0166-0174.
0引言
带作为造山带最常见类型之—,下地壳呈带布的咼变带,变形特征尤几何学、运学研究，可为认识下地壳变形机制提(张连昌，1999&高德臻等，2000；国等，2006；等，2014；等，2018；等，2019)。

因此，韧带研究在探讨造山带化及岩石圈变形等方
意义(等,2014；等,2017；
等，2018；等，2019)%位山南段立带古元古代变质，基较好，带石变形明显,为研究山古元古代化提载体。

山克拉通古元古代中部造山带(Zhao et al.,1998,2008,2012)的重要组成部分，探讨古元古代化克拉化。

但，山古元古代构造演化境存在较多争议(Liu et al.,2012；Du et al.,2016),概起来，三种不同观点：(1)部分学者基于吕
山同位素年龄和地球化学研究，认为山古元古代2.2-2.0Go的用境，与两大陆块之间的古大洋俯冲密切相关(Zhao et al.,2008；LO et al.,2012, 2014；Tang et W.,2015；Santosh et W.,2015)；(2)—*些学山五台、深:地球化学成分和年代学研究，2-1 Gat热事件，认为事件代克拉部山带之一期古元古代碰撞造山作用(Liu et al.,2005；Faure et al.,2007；Trap et al., 2009,2012)；(3)一学者基山广泛分布古元古代A型花岗岩、裂谷相拉斑
,提 2.2-2.0Ga［用部山带内裂谷相关,形成于古元古代的伸
［收稿日期］2019-09-23；［改回日期］2020-02-06；［责任编辑］郝情情。

［基金项目］河省教育厅项目(编号:BJ2019015'2017CXCY098)助。

［第一作者］(1975年-)，男,2006年毕业国地质大学(北京)，获博士学位，副教授,现从事构造地质学教学与区域地质矿产调查工作％E-mail：zhxiangxin@126.Iom0
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第1期张祥信等:太行山南段自立庄韧性剪切带变形特征
境（Peng el al.,2012；Xia el al.,2012；Wany el al., 2014；Du el al.,2015,2016）。

因此，以往太行山古元古代构造演化研究多聚焦于岩浆岩的地球化学和年代学方面，对该时期构造变形特征研究相对薄弱（牛树银等,1994）。

牛树银等（1994）对太行山地区的构造特征及演化进行了全面研究，提出太行山阜平、赞皇隆起是中新生代变质核杂岩，并且对该地区记录地壳中深层次变形的韧性剪切带作了深入探讨;但是这些韧性变形研究多集中于太行山中段（雷世和,1991；牛树银等，1994）,而对位于其南段临城地区的古元古代韧性剪切带研究鲜见报道，制约了对该地区古元古代构造演化的认识。

因此，本文以位于太行山南段临城地区的自立庄韧性剪切带为研究对象，报道其宏微观变形特征，并初步探讨其形成时代及机制，试图为太行山南段古元古代构造演化提供资料。

1区域地质概况
研究区位于太行山南段临城地区，其大地构造位置属于华北克拉通古元古代中部造山带的中段。

该区出露一套早前寒武纪变质杂岩，变形强烈，是赞皇杂岩的重要组成部分。

主要包括新太古界赞皇群和古元古界甘陶河群等变质表壳岩组合，以及新太古代TTG片麻岩和钾质-二长片麻岩等TTG岩系和古元古代片麻状花岗岩（杨崇辉等，2011y,b；Yang etai.,2013；李伦等,2017）。

其中赞皇群为一套中高级变质岩系，呈残片状分布于新太古代TTG 片麻岩中，主要由黑云斜长片麻岩、含石榴蓝晶斜长片麻岩、斜长角闪岩为主的变质泥质岩组成（Xivv O al.,2011；李伦等,2017）。

甘陶河群为一套中低级变系,SN NE带分布古代TTG片麻岩中，主要由变质砂岩和变质玄武岩、云母片岩、角闪片岩、板岩和大理岩化白云岩等组成，主要经受了绿片岩相-低角闪岩相变质作用（颉顽强等,2013；Du el al.,2016;李伦等，2017；王立峰等，2018），并与新太古代TTG岩系呈断层或不整合接触（图1b）o中元古界长城系角度不整合覆盖在早前寒武纪变质杂岩之上,主要由未变质、产状平缓的砂岩组成，并且是华北克拉通沉积盖层的最下部地层单元（河北省地质矿产局,1989）%
研究区构造变形强烈，其构造形迹以褶皱和韧性剪切带为主，主要发育于区内早前寒武纪变质杂岩中。

构造解析表明,研究区褶皱变形可初步划分为4个期次:第一期为发育于赞皇群、甘陶河群中的片内褶皱、无根钩状褶皱和固态流变褶皱;第二期褶皱主要见于甘陶河群中低级变质岩中，表现为轴迹NWW向的平卧褶皱，并使早期的褶皱轴面和轴迹发生弯曲;第三期为由片理或片麻理组成的同斜倒转褶皱，其轴迹为NW向，发育于赞皇群和甘陶河群中;第四期为轴迹NNE向的开阔褶皱，轴面陡立，发育于甘陶河群变质岩中，并叠加在第三期的同斜倒转褶皱之上（王立峰等,2018）%
韧性剪切带在区内早前寒武纪变质杂岩中的赞皇群、甘陶河群等变质表壳岩系以及新太古代TTG 岩系中均有不同程度发育，其中发育于甘陶河群中的自立庄韧性剪切带较为典型％自立庄韧性剪切带分布于研究区中部自立庄一带,总体呈NNE向带状展布，为逆冲型韧性剪切带％该韧性剪切带内岩石韧性变形强烈，可见一系列初糜棱岩、糜棱岩和糜棱岩化岩石％
2自立庄韧性剪切带的变形特征
自立庄韧性剪切带在区内出露长约10km,宽约1k叫走向NNE,往NW缓倾，总体产状为295。

%25。

,卷入韧性剪切带的岩石主要为甘陶河群绿泥片岩、角闪片岩和云母石英片岩等％该韧性剪切带在EW方向上由2-3个宽窄不等的强变形带和弱变形域或岩块相间排列而成（图2），在平面上表现为平行式展布的组合型式（图1b）%
2-
1宏观变形特征
立带强变带内,可见糜棱面理、拉伸线理和皱纹线理、不对称褶皱、石香肠构造和构造透镜体、S-C面理和旋转碎斑等变形现象％弱变形域主要由糜棱岩化岩石或初糜棱岩组成，岩石变形程度相对较弱，呈带状展布，并且不同程度地保留了原岩的成分和结构，发育石香肠构造和S-C面理等现象％剪切带内可见绿帘石透块石英变,且
带内面理断续分布％野外测量表明，变形岩石片理产状与剪切带内面理产状基本一致，一般为320。

-340。

％20。

~35。

％发育两类性质不同的线理：拉伸线理和皱纹线理％其中拉伸线理往NWW向倾伏，倾伏角一般小于15。

；而皱纹线理往NEE向倾伏，倾伏角小于30。

％对自立庄韧性剪切带内不同位置糜棱面理和拉伸线理、皱纹线理数据进行赤平投影（图3）,获得糜棱面理优势产状为295。

%25°,拉伸线理优势产状为278。

％13。

，皱纹线理优势产状为114°%24。

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地质与勘探2021 年
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寸寸环■
■
m
■
日图1华北克拉通构造划分简图(a ,据Zhao et al. ,1998)、太行山南段地质简图(b ,据河北省地质矿产局,1989修改)Fig. 1 Tectonic sebdivision of the North China Craton ( a , after Zhao et al. & 1998) and geological shetch map of the
southern section of the TaiOang Mountains (b , modiOed from HBGMR ,1989)
1 -第四系；
2 -古生界；
3 -中兀古界长城系；
4 -古兀古界甘陶河群；
5 —
古 ；6 -古兀古代 ；7 -新太古代TTG 岩系；8-基；9 -韧性剪切带；10 -断层；11 -背斜;12 -角度不整合界线；13 -片麻理产状；14 -
；15-剖面位置
1 - Quaternam ；
2 - Paleozoic ；
3 - Mesopmtemzoic Changcheng Series ；
4 - Paleopmtemzoic Gantaoha Group ；
5 - Neoamhean Zanhuang Group ；
6 - Palev-
pmtemzoic granite ；7 - Neoamhean TTG rock series ；8 - basic rock vein ；9 - ductile shear zona ； 10 - fault ； 11 - anticline ； 12 - unconformitf bounda —；
13 - attitude of gneissosity ； 14 - attitude of schistosity ； 15 - profile location
113°
A
j 丿
£1 吕 2 口3 04 辺 5 DH 6
图2自立庄韧性剪切带构造剖面图
Fig. 2 Structural cross s e ction of the Zilizhuang ductile she a r zone
1 -角 ；
2 -石英云母片岩；
3 -片麻状花岗岩；
4 -强韧性变形带；
5 -弱韧性变形带;
6 -断层
1 一 homblende schist ；
2 - quaWr micaschist ；
3 一 gnessic granite ；
4 - strong ductile deformation zona ；
5 - weak ductile deformation zone ；
6 - fault
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第1期张祥信等:太行山南段自立庄韧性剪切带变形特征
N
图3自立庄韧性剪切带糜棱面理和拉伸线理、皱纹线理
的球赤平投影
Fig.3Stereographic projections of mylonitic foliations, stretching and crenulation lineations in the Zilizhuang
ductile sheae zone(lower hemisphem)
带在剖面上为一个同斜倒转褶皱，褶皱不（图2）,两均为320。

〜340。

％20。

〜35。

，轴面产状为330。

％30。

褶皱部部均强烈变形，
带％带内岩石变形强烈,可见大头尺度变（图4）%这小型运学指向意义,一致指示上盘由西往东运学特征。

2.1.1S-C面理
自立庄韧性剪切带中发育两类透入性面理，即剪切带内面理（S）（c面）。

剪带内为S,眼球状长石残斑或绿帘石等排列，为320。

〜340。

％20。

〜35。

为C，云母等片状矿物和强烈变石英、长石等粒矿物排列，带。

剪切带稳定，走NNE，往西缓倾，倾角为20。

〜25。

，并且其上可见长石、石英等粒状矿物拉长排列拉伸，往NWW向倾伏。

S面理和C面理总体呈锐角相交，在强变形带内两角多小于25。

，而弱变内两角一般介于35。

〜45。

之间。

从带心强应变部位，S、C角渐小，直至两％
甘陶河群角分布有绿帘石脉。

绿石角之间差异大，能绿帘石脉受用拉长变薄，并
转，，S型弯曲分布，为S %软弱层角用下［塑变形，环绕绿帘石，型S­C-（图4a）o S-C指示上西往东
用。

2.1.2旋转碎斑
转碎斑立带常见
，甘陶河角云母绿
石团块或绿帘石变形尤为明显。

分布于强变形带能干绿帘石团块受强烈用，发转，成为。

随着用的持续，绿石不，“$”型转碎斑（图4b）o野外可见绿帘石碎斑大小不一，大可达数米，而小为厘米。

碎斑多为，较短，碎斑周细粒石英或云母集合绕，不。

这转碎斑
不指示上西向东运动特征，为左。

2.1.3石香肠构造
立带中石，香
为能较强的绿帘石或石英，角
云母为基质。

分布 石英绿帘石受用不变形而被拉伸，以致被拉断大小不一，串珠分布的石（图4c）o宽度一般为3〜8cm，斜列式排列。

在两空隙间，非能干角云母用下不褶皱，呈“S”型“Z*型。

同，细小石英
用下变形，呈不“S*或“Z”型小褶皱。

斜列式分布的石香肠、楔入褶皱不对称小褶皱，一致表明上西向东
用。

2.1-不对称褶皱
大头度不褶皱立
带，规模大小不一，一几厘米至几十厘米之间。

这不褶皱强烈流变特征，各异，分“S”、“Z”、“M”、“W”、“I*等类型（图4d），、等不同。

不褶皱均指示上西往东运1，用为左。

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地质与勘探2021年
图4自立庄韧性剪切带中宏观变形构造
Fig.4Macroscopic deformation s C uc C uus in the Zilizhuang ductile shear zone a-角闪片岩中的S-C面理；b-云母“$”型旋转碎斑;o-石英脉形成的石香肠构造;d-角闪片岩中的不对称褶皱
a-S-C foliation in hornblende schist；b-)$■”-type rotational po—hymclast in micaschist；c-boudinage of quaWr vein；d-asymmetrical fold in
hornblende schist
2.2显微构造特征
自立带中岩石表现为较强的韧性变形，一系列，并且矿物不同程度变形。

长石、石英等粒状矿物和云母、角石等片柱状矿物变为旋转碎斑、变、消光、云母鱼和显微褶皱等显微
（5）。

2.2.1旋转碎斑
旋转碎斑不仅在宏观的岩石露头可见,在显微镜下矿物变显示。

在甘陶河群云母石英片岩,可见斜长石残斑及其周围石英和黑云母等细颗粒基转，“$”型转碎斑（图5a）%斜长石碎斑边部为晶的细粒他形石英和黑云母环绕，不％不：指指向意义，延伸方明方向为左行％
2.2.2变形纹和波状消光
变消矿物塑性变形的标志％在甘陶河群云母石英片岩中斜长石残斑内可见一组密排列、平直，2〜5）m%这
为变，一不穿切晶粒，其消位与斜长石主晶略微不同,在正交下相间消
现象，双晶类似（图5b）o消
晶粒内部，一般与变高角度伴生,在斜长石残斑中同时可见这两种（图5b）%消
特征是消带状连续斜长石晶粒而无明显％
2.2.3云母鱼
云母鱼云母石英片岩中，也称“'型S-C面理”％先存的云母用，在与（001）解理斜交方向上微型式正断，这微型正断运动方方向相反。

随着持续，云母破碎：转，最不云母鱼（图5c）o 云母鱼两晶可细粒矿物石英组成，其方代（S）方，而云母
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第1期张祥信等:太行山南段自立庄韧性剪切带变形特征
鱼的延长方向代表剪切带内面理(c面)的方向％云母鱼构造的不对称性同样指示剪切方向为左行%
图5自立庄韧性剪切带中显微构造
Fig.5MW ius U uc U iius in the Zilizhuang ductile sheae zone
a-云母石英片岩中的$型旋转碎斑;b-云母石英片岩中的波状消光和变形纹；c-云母石英片岩中的云母鱼构造;d-角闪片岩中的显微褶
皱；Bi-黑云母；Hb-角闪石；Pi-斜长石;Q-石英
a-)$，'-type rotational powhyroclast-n mica qualz schist；b-unduloso extinction and deformation lamllaa of mica qualz schist；c-biotita fishaa in mica qualz schOt；d-microscopic fold in hornblenda schbt；Bt-biotita；Hb-hornblenda；Pi-plagioclaso；Q-qualz
2.2.4显微褶皱
显微褶皱立带中微度变％甘陶河群角显微鞘褶皱,属于A型褶皱的一种类型，拉伸！平%特殊，在YZ面可见排列的长柱状角闪石弯眼球(图5d),内部分布细粒长石颗粒％显微鞘褶皱表明角
下受到用，并使矿物变形％因此,上述宏微特征表明自立带属于NNE向延伸型带，其上
西往东运动，为左，是EW向用物%
3自立庄韧性剪切带的形成时代及机制立带地层为古元古界甘陶河变％研究表明，甘陶河为
杂岩的重要组成部分，是一套变质火山-沉积岩系，形成于与裂谷相关的伸展环境(Du et l，2016)%强等(2013)获得甘陶河群变石SHRIMP U-Pb年龄为2087土16Ma，此年龄应为甘陶河群变年龄。

Duetai.(2016)'甘陶河群变山-沉积细划分，从划分为南、南，甘陶河群底部获得了2-1Ga的沉积年龄，在南寺掌组上段英获得错石U-Pb年龄2090土14Ma%因此,甘陶河沉积作用 2.1Ga%由于石经历了绿相-低角相变用,区域上 1.87〜1.85Gat区域变用相一致％因而，甘陶河沉积年龄在2.1-1.9Ga之间#Duett.,2016)%该年龄了
用代的下限，立
带1-Ga之后,即古元古代末期之后％不整合甘陶河变之上的最老地层为中元古界长城系，长系克拉沉积最下部地元％长系未
变质，未变形且立带之上，其沉积下限一般限定为1-8Ga(耿元生等, 2014,2019；明国等,2014；赵等,2019)%这为自立带代提上限，即1.8Ga之前。

由此断自立带形成于l-〜1.8Ga之间，即古元古代末期％这一时期与赞皇杂岩广泛期区域变质作用较
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地质与勘探2021年
一致的对应关系，表明自立庄韧性剪切带的形成可能与赞皇杂岩的吕梁期区域变质作用是同时期的％目前普遍认为，华北克拉通统一的结晶基底由东部陆块与西部陆块通过碰撞拼合而成,期间形成了中部造山带(Zhva et al.,1998,2008,2012；Liu et al.,2012,2014；Tany et al.,2015；Santosh et al., 2015)%位于东部陆块与西部陆块之间的古大洋在新太古代晚期开始向东俯冲，在18.5Ga这两个大陆地块发生EW向的碰撞拼合，从而形成了NNE向的中部造山带(Zhva et al.,1998,2008,2012；Liu et al.,2012,2014；Tany et al.,2015；Santosh et al., 2015)。

沿着中部造山带发生的古元古代(1.95-1.8Gv)区域变质作用代表西部陆块与东部陆块之间的碰撞过程，并导致华北克拉通的最后拼合(Zhva et al.,1998,2008,2012)。

因此，自立庄NNE 向的逆冲型韧性剪切带的形成可能与西部陆块与东部陆块的EW向碰撞拼合有关，是18-5Gv吕梁运 动的产物。

这一运动也造成了赞皇杂岩广泛的绿片岩相-低角闪岩相区域变质作用#Tany et al.,2015；Du etai.,2016)%实际上，吕梁运动是导致华北陆块克拉通化过程的构造-热事件，韧性剪切带的发育是陆块克拉通化的标志之一，暗示华北克拉通结晶基底的最终固结#Tany et al.,2015；Du et al., 2016；赵太平等,2019)；同时表明华北克拉通古元古代陆内裂谷盆地(颉顽强等，2013；Xia et al., 2012；Du et al.,2016)的闭合，其动力学背景从早期由A型花岗岩、与裂谷相关的拉斑玄武岩和镁铁质岩脉所指示的伸展环境(Peng et al.,2012；Xia et al.,2012；Wany et al.,2014；Du et al.,2015,2016)向晚期俯冲-碰撞挤压环境的转换，并卷入到哥伦比亚超级大陆聚合过程(Zhva et al.,2008,2012)%因而，华北克拉通古元古代经历了大陆裂谷、俯冲-碰撞过程，并于1-85Ga的吕梁运动最终完成陆块克拉通化，成为哥伦比亚超级大陆的组成部分(Zhva et W.,2008,2012)。

吕梁运动之后，华北克拉通的稳定盖层沉积作用才开始发育(耿元生等, 2014,2019；翟明国，2014；赵太平等,2019)。

另外，值得一提的是，赞皇杂岩作为华北克拉通结晶基底的重要组成部分,远离燕山中生代板内造山带，其受到中生代构造热事件改造影响可能较弱。

因此，自立庄逆冲型韧性剪切带的厘定表明太行山南段在古元古代末期处于陆块碰撞阶段，此时位于两大陆块之间的古大洋已经闭合。

1724结论
本文对位于太行山南段的自立庄韧性剪切带进行 了宏观、彳啊构造变形特征研究，主要得出了以下结论：
(1)自立庄韧性剪切带是一条左行逆冲型韧性剪切带，在空间展布上呈NNE向带状延伸，在EW 方向上由若干条强变形带与其间的弱变形域或岩块组成，平面上呈现平行式的组合特征。

S-C面理、旋转碎斑、不对称褶皱等宏微观变形特征一致表明该韧性剪切带上盘由西往东逆冲的运动学性质％
(2)立带地为古元古
甘陶河群中低级变质岩，其沉积年龄2.1-1.9Gv 限定了韧性剪切作用时代的下限；未卷入韧性变形
的中元古界长城系砂岩沉积下限年龄1-8Gv限定了韧性剪切作用时代的上限％两者表明自立庄韧性剪切带是18.5Gv吕梁运动的产物。

(3)立型带克拉古元古代期西部块东部块EW碰撞拼合有关。

因此，太行山南段在古元古代末期处块碰撞阶段, 此位两大块之间古大
已经闭合。

致谢：河北地质大学资源学院王立峰教授、于延
秋、张敏杰和李冬等诸位博士在野外提供了无l的帮助，在此表]衷心感谢。

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Deformation Characteristics of the Zildhuang Ductile Shear Zone in the Southern TaiOang Mountains ZHANG Xiangxin1"2"3,LIU Jilai2,SU Fengke2,CUI Zhengkun2,CHEN Yizhu2
(1.Hebei Key L aboratory of Strategic Critical Mineral Resources,Hebei GEO Universit-y,Shijiazhuang,Hebei050031；2. College of
Earth Sciences,Hebei GEO University,Shijiazhuang,Hebei050031；3.Key Laboratory of Regional Gology and Mineralization,
Hebei GEO University,Shijiazhuang,Hebbi050031)
Abstract:A sinistral thrust ductile shear zone was recognized in the Zilizhuang area of Lincheng County,southern Taihang Mountains,which devel­oped in the middle-low-decree metamorphic mcks fmm the GanWohe Group.The Zilizhuang ductile shear zone consists of several shong dCormation ionesand inieaeeningweak deooamaiion domainsoaaock ma s es"dippinggeniywesiwaad and siaikingin NNEdiaeciion"wiih a engih ooca-10km and a width of ca.1km.Its deformation zones are nearly paraiel W each otUer-In this ductile zone,there exist many typical macroscopic and microscopic struc-iuaes"suLh asmyooniieaoLks"siaeihingand Laenuoaiion oineaiions"asymmeiaiaoooods"boudinagesand siauLiuaaooenses"S-Coooiaiionsand aoiaiionaopoa-phyaoLoasis-Thesekinemaii maakeassuLh asS-C oo oia iions"ao ia iiona opo aphy aoLoas is and asymmeiaiaoooodssuggesiihausiingoaom wesiioeasiooihe hangingwa o ooihisduLiioesheaaione-ThemaLaosLopiand miaosLopisiauLiuaesiogeiheawiih aegionaogeooogiaodaiasuggesiihaiiheZioiihuangduLiioe sheaaioneaesuoied oaomiheE-W Lo o i sion beiween iheEasiean BooLk and iheWesiean BooLk ooiheNoaih ChinaCaaion duaingan18-5GaieLionimoee-meni"i-e-"iheLioiangMoeemeni-Thus"ihedeieaminaiion ooiheZioiihuangduLiioesheaaionepaoeidesLonsiaainison ihePaoeopaoieaoioiieLioni eeoou-iion ooihesouihean TaihangMouniains-
Key words:ductile shear zone,Paleoproterozoic,Liiliang Movement,Zilizhuang,southern TaiOang Mountains
174。