Estudos mineralógicos mostram que a análise de sedimentos é uma ferramenta adequada para identificar variações climáticas e ambientais. Este trabalho teve como objetivo identificar variações paleoclimáticas ocorridas entre 76,2 mil anos AP (Antes do Presente) e 7,9 mil anos AP, através da caracterização da assembleia mineralógica da fração argila utilizando difração de raios-X, dos sedimentos clásticos da Caverna Toca de Cima dos Pilão, situada próximo ao Parque Nacional Serra da Capivara (PNSC) – PI. A mineralogia dos sedimentos permite apontar o grau de intemperismo vivenciado no local de estudo e corroborar com eventos climáticos de escala global durante o Quaternário na região semiárida brasileira. A análise dos dados preliminares do trabalho identificou a presença do argilomineral gibbsita, o que possibilita a associação da área de estudo com os períodos climáticos Younger Dryas e Heinrich Stadial 1, que impactaram a dinâmica climática e ambiental do nordeste do Brasil. Esses resultados preliminares contribuem para o entendimento de processos ambientais e climáticos no entorno da caverna Toca de Cima dos Pilão e do PNSC.