A Bacia de Fonseca, de idade eocênica, localiza-se na borda leste do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais e compreende os depósitos continentais da Formação Fonseca. Os objetivos deste estudo foram a análise da evolução geológica da Bacia de Fonseca no Cenozóico e a mineralogia e petrografia detalhada dos seus depósitos sedimentares com enfoque nos argilominerais da Formação Fonseca. Os trabalhos geológicos levaram à redefinição da área da Bacia de Fonseca, cujos sedimentos apresentam ocorrência mais restrita do que anteriormente representada nos mapas geológicos da região. O levantamento de seções colunares resultou na apresentação de uma nova seção-tipo para a Formação Fonseca, cuja espessura é menor do que anteriormente admitida. Na redefinição da Formação Fonseca foram ainda excluídos os depósitos da Chapada de Canga desta formação. Os sedimentos da Formação Fonseca são de natureza argilosa e arenosa, maciços a estratificados/laminados, apresentando marcada granodecrescência ascendente. Esses sedimentos foram depositados sob condições de calmaria tectônica e provável clima úmido, em sistema fluvial meandrante. A Formação Fonseca assenta-se sobre rochas arqueanas do embasamento do Quadrilátero Ferrífero, sendo recoberta por depósitos rudáceos da Chapada de Canga. Estes foram redefinidos como Formação Chapada de Canga, sobrepostos discordantemente à Formação Fonseca ou ainda, regionalmente, em contatos diretos sobre o embasamento pré-cambriano. Os sedimentos da Formação Fonseca encontram-se falhados por eventos tectônicos trativos que atuaram na área após a sedimentação, reativando estruturas preexistentes do embasamento pré-cambriano. Os sedimentos da Formação Chapada de Canga também foram afetados por tectônica trativa, sin- a pós-sediemntar. Os argilominerais da Formação Fonseca foram caracterizados por diferentes métodos, incluindo análises granulométricas, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão com difração de elétrons, análises térmicas, capacidade de troca catiônica e, geoquimicamente, por fluorescência de raios X. Os resultados foram analisados quanto à gênese e significado ambiental dos argilominerais no contexto do ciclo das argilas (erosão, transporte, deposição e diagênese) e quanto à sua relação com a evolução geológica e paleoclimática da bacia. Os argilominerais encontrados pertencem aos grupos da caulinita, mica e, de forma rara, da esmectita. A caulinita, em parte, e a mica ocorrem como grãos detríticos provenientes de solos das rochas arqueanas da região. Os sedimentos sofreram algum soterramento e a atuação de processos diagenéticos promoveu a neoformação de caulinita em texturas vermiforme e de "livros", além de esmectita, que apresenta-se como grãos placóides ou com forma de "penas". A ação do intemperismo acarretou a alteração dos grãos de mica, originando illita nas bordas dos grãos detríticos de mica e dispersa na matriz argilosa caulinítica dos sediemntos. Em termos de resposta dos argilominerais aos métodos analíticos empregados, ressalta-se o comportamento típico da caulinita, ainda que de moderada ordenação estrutural, mica e esmectita, frente aos estudos com difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análises térmicas. No entanto, observa-se propriedades atípicas de capacidade de troca catiônica, na qual os resultados obtidos foram mais elevados do que os esperados, o que também se explica mais provavelmente pela baixa cristalinidade e/ou desordem estrutural da caulinita. Os estudos geoquímicos apontaram valores mais elevados para alguns dos elementos analisados (Ba, Cr, Fe, Ti, Zr e V) e baixos teores de 'K IND. 2'O, os quais foram correlacionados, respectivamente, às áreas-fonte (Ba e Zr), aos argilominerais principais (Fe, Cr, V) e aos processos intempéricos ('K IND. 2'O e Ti) que atuaram na área fonte dos sedimentos.

The Fonseca Basin, of Eocene age, is located at the eastern edge of the Quadrilátero Ferrífero ("Iron Quadrangle") in the state of Minas Gerais, Brazil and comprises typically continental sediments of the Fonseca Formation. The present study focusses on the detail mineralogy and petrography of the clay minerals of the Fonseca Formation and their significance in the geological evolution of the basin during the Cenozoic. Geological mapping has led to the redefinition of the area of the Fonseca Basin based on the distribution of the Fonseca Formation, which showed a much more restricted area of occurence than previously represented in geological maps. Detailed studies of lithological columns resulted in the establishment of a new type-section of substantially reduced thickness for the Fonseca Formation. The rudaceous Chapada de Canga deposits have been excluded from the redefined Fonseca Formation. The Fonseca Formation is predominantly argillaceous to arenaceous, massive or stratified/laminated and shows markedly fining-upward grain size. These sediments werw deposited during tectonic calm within a meandering fluvial system probably in a humid climate. The Fonseca Formation rests upon Archean basement rocks of the Quadrilátero Ferrífero and is covered in places by the Chapada de Canga deposits. These have been redefined as the Chapada de Canga Formation, which rests in direct contact upon the Fonseca Formation and, more regionally, upon Precambrian basement rocks. The sediments of the Fonseca Formation were faulted by post-sedimentary events of tractive tectonics that affected the area, reactivating preexisting structures of the Precambrian basement. The sediments of the Chapada de Canga Formation have also been affected by syn- to post-sedimentary tractive tectonics. As a result, sedimentary dikes have formed locally. The clay minerals of the Fonseca Formation have been characterized by grain size analyses, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, , transmission electron microscopy and electron diffraction, thermal analyses (DTA/TGA), cationic exchange capacity and X-ray fluorescent analytical geochemistry. The results have been interpreted with respect to the genesis and environmental significance of the clay minerals in the context of the cycle of the clays (weathering, erosion, transport, deposition and diagenesis) and their relationships to the geological and paleoclimatic evolution of the Fonseca Basin. The analysed minerals of the Fonseca Formation include members of the kaolinite, mica, and more rarely, smectite groups. Part of the kaolinite and mica occurs as detrital grains derived from soils of Archean rocks in region. Burial and diagenesis resulted in the neoformation of kaolinite mainly as piles of platelets ("face-to-face-texture") but also as wormlike aggregates, and of minor smectite as irregular-platy or "feather"-like crystals. Weathering altered the mica and caused the neoformation of illite that occurs both along the borders of detrital mica grains and finely dispersed within the kaolinite-dominated argillaceous matrix of the sediments. In the analyses employed in this study, the response of the clay minerals was typical for kaolinite (in spite of its only moderate structural ordering), mica, and smectite for the X-ray diffraction, scanning electron microscopy and thermal analyses. However, atypical, higher than expected, cation exchange capacities were observed. These most probably can be explained, too, by the low crystallinity and/or structural disorder of the kaolinite. Geochemical studies indicated higher concentrations of some of the analyses major and trace elements (Ba, Cr, Fe, Ti, Zr and V) and low 'K IND. 2'O content; these were correlated, respectively, with the source areas (Ba, Zr), the main clay minerals (Fe, Cr, V), and the weathering processes ('K IND. 2'O and Ti) that acted upon the source area of the sediments.