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A arte rupestre representa um importante patrimônio arqueológico, no entanto, devido à exposição ao ar livre, apresenta uma série de problemas que afetam a sua integridade. Considerando isso, utilizamos uma série de ferramentas arqueométricas não destrutivas a fim de conhecer os principais agentes causadores da degradação e dos componentes das tintas pretéritas do sítio de arte rupestre Morro do Letreiro, localizado no município de Palmeirais/PI. A partir das análises por EDXRF e por microscopia Raman, foi possível entender que o elemento ferro (Fe) é o principal constituinte das tintas rupestres, na forma de hematita (α-Fe2O3). Além disso, foi encontrada uma série de problemas de conservação naturais e antrópicos presentes no sítio, de modo que foram estabelecidas propostas interventivas para sua conservação e que podem ser utilizadas em trabalhos futuros.