O objetivo deste trabalho é aplicação de diversas técnicas físicas na caracterização de troncos fósseis situados na Bacia Sedimentar do Parnaíba pertencentes à formação Pedra de Fogo, era paleozoica, e cobertura detrito – laterítica paleogênica, era cenozoica. Combinamos difração de raios – X, espectroscopia de dispersão de energia por raios – X, espectroscopia no infravermelho por Transformada de Fourier e espectroscopia Raman para estudar a composição química dos troncos fósseis coletados em Altos – PI, Timon – MA, Balsas – MA e Nova Iorque – MA. A partir dos resultados fomos capazes de identificar, a presença de vários compostos como caulinita (Al₂Si₂O5(OH)₄), hematita (FeO₃) e quartzo (SiO₂) e confirmar que o processo dominante de fossilização nas amostras fósseis da formação Pedra de Fogo, ocorreu por silicificação, tendo em vista que existe material orgânico nas mesmas, evidenciadas pela presença de bandas D e G via espectroscopia Raman. Enquanto nos fósseis da cobertura detrito – laterítica paleogênica, ocorreu petrificação, pois nestas amostras fósseis não contém carbono em sua composição.