The quantification of surface abrasion on flint stone tools

Lithic artifacts are some of the most common and numerous remains recovered from paleolithic archaeological sites. However, these materials can undergo multiple post-depositional alterations after their introduction into the archaeological record. Due to the high quantity of lithic remains recovered, a quick, flexible, and effective method for identifying degrees of alteration on the surface of lithic implements is highly desirable. The present study examines the use of gray level images to obtain quantitative data from the surface of flint artifacts and determine whether these images can detect the presence of post-depositional alterations. An experimental collection of flints was subjected to sequential episodes of rounding in a tumbling machine. After each episode, photographs were taken with a microscope, resulting in quantitative surface values using gray level values. The quantitative surface values were used as variables in machine learning models to determine time of exposure and the most salient variables for discrimination. Our results indicate that the extraction of metrics from gray level images successfully capture changes in the surface of flint artifacts caused by post-depositional processes. Additional results provide insight into which areas to sample when seeking post-depositional alterations and underscore the importance of particle size in the generation of alterationsProgram for the Requalification of the University System Margarita Salas, Grant/ Award Number: CA1/RSUE/2021-00743; Ministry of Universities (Ministerio de Universidades); Autonomous University of Madrid (Universidad Autonoma de Madrid); Generalitat de Catalunya, AGAUR agency, Grant/Award Number: 2021SGR01239; Universitat Rovira i Virgili, Grant/Award Number: 2022PFR-URV-64; Spanish Ministry of Science and Innovation, Grant/Award Numbers: CEX2019-000945-M, PID2021-122355NB-C32; Agencia Estatal de Investigacion, Grant/Award Number: HAR2016-76760-C3-2-P; Spanish National Plan for Scientific and Technical Research and Innovation, Grant/Award Number: ID2019-103987 GB-C3

Variabilitat i patrons funcionals en els sistemes tècnics de mode 2. Anàlisi de les deformacions d'ús en els conjunts lítics del Riparo Esterno de Grotta Paglicci (Rigano Garganico, Foggia), Aridos (Arganda, Madrid) i Galeria-TN (Atapuerca, Burgos)

- RESUMEN - ABSTRACT RESUM La tesi que porta per títol Variabilitat i patrons funcionals en els sistemes tècnics de mode 2. Anàlisi de les deformacions d'ús en els conjunts lítics del Riparo Esterno de Grotta Paglicci (Rignano Garganico, Foggia), Áridos (Arganda, Madrid) i Galería-TN (Sierra de Atapuerca, Burgos), està centrada en l'estudi de la funció dels instruments lítics i en com aquestes dades poden aportar informació sobre la variabilitat tècnica dels conjunts acheulians. El treball consta de dues parts ben diferenciades. La primera està dedicada als aspectes metodològics, que inclouen el marc teòric del nostre sistema d'anàlisi (el Sistema Lògic Analític), els plantejaments bàsics de l'estudi funcional (amb especial èmfasi en la utilització del Microscopi Electrònic de Rastreig -MER- com a tècnica d'onservació), l'explicació de les bases del nostre programa experimental, i un apartat amb un estat de la qüestió sobre els principals aspectes relatius a la interpretació de les deformacions d'ús en instruments arqueològics. A continuació, presentem detalladament l'experimentació portada a terme i els resultats obtinguts, per acabar amb el plantejament d'un model interpretatiu dels processos de desgast en objectes lítics. A la segona part, donem pas a la presentació dels jaciments acheulians estudiats: el Riparo Esterno de Grotta Paglicci, els dos conjunts d'Áridos, i, finalment, el de Galería-TN. En cadascun dels capítols corresponents s'ofereix una presentació general del jaciment i una descripció global del conjunt lític, i es mostres i discuteixen els resultats funcionals obtinguts, per acabar amb una recapitulació i unes conclusions específiques per a cada cas. Abans de presentar les conclusions, incloem un capítol de discussió, on es valoren els resultats de l'anàlisi funcional, es confirma la viabilitat d'aquest tipus d'estudi, es comparen els resultats obtinguts en els diferents jaciments analitzats i es mostra de quina forma aquestes dades permeten afrontar el tema de la variabilitat tècnica acheuliana. A les conclusions, en primer lloc, recollim els principals avenços metodològics fruit de la nostra recerca. Confirmem la possibilitat de reconèixer accions i activitats realitzades amb eines antigues a través de l'estudi mitjançant el MER del desgast, assenyalem la importància de disposar d'un ampli programa experimental, i proposem un model interpretatiu segons el qual l'esmentat desgast s'explica per fenòmens bàsicament atricionals, en els quals la deformació plàstica dels materials lítics hi està plenament contemplada. Quant als resultats arqueològics, s'han identificat bàsicament activitats relacionades amb la carnisseria, però també amb el tractament de la pell i accions sobre matèries vegetals. Les dades obtingudes han permès avançar en la interpretació de les ocupacions humanes que generaren el registre de cada jaciment estudiat, així com explicar part de la variabilitat tècnica present en els conjunts de mode 2, en funció de les característiques de l'enclau on es localitza el jaciment (aire lliure, abric o cova), de la immediatesa dels recursos lítics i alimentaris, de les activitats portades a terme i de la planificació tècnica reflectida en el registre arqueològic. Concloem la tesi amb la proposta de futures línies de recerca relacionades amb l'anàlisi funcional d'eines de pedra, com són l'avenç en el model interpretatiu de la deformació de materials lítics (mitjançant la realització d'experiments que permetin quantificar satisfactòriament els processos observats), el tractament estadístic de les variables considerades essencials, i el plantejament de protocols d'estudi on es combinin l'anàlisi del desgast amb el de residus.La tesis doctoral titulada Variabilidad y patrones funcionales en los sistemas técnicos de modo 2. Análisis de las deformaciones por uso en los conjuntos líticos del Riparo Esterno de Grotta Paglicci (Rignano Garganico, Foggia), Áridos (Arganda, Madrid) y Galería-TN (Sierra de Atapuerca, Burgos), se centra en el estudio de la función de los instrumentos líticos y en cómo estos datos pueden aportar información acerca de la variabilidad técnica de los conjuntos achelenses. El trabajo consta de dos partes bien diferenciadas. La primera está dedicada a los aspectos metodológicos, que incluyen el marco teórico de nuestro sistema de análisis (el Sistema Lógico Analítico), los planteamientos básicos del estudio funcional (con especial hincapié en la utilización del Microscopio Electrónico de Barrido -MEB- como técnica de observación), la explicación de las bases de nuestro programa experimental, y un apartado con un estado de la cuestión sobre los principales aspectos relativos a la interpretación de las deformaciones por uso en instrumentos arqueológicos. A continuación, presentamos detalladamente la experimentación llevada a cabo y los resultados obtenidos, para terminar con el planteamiento de un modelo interpretativo de los procesos de desgaste en objetos líticos. En la segunda parte, damos paso a la presentación de los yacimientos achelenses estudiados: el Riparo Esterno de Grotta Paglicci, los dos conjuntos de Áridos, y, finalmente, el de Galería-TN. En cada uno de los capítulos correspondientes se ofrece una presentación general del yacimiento y una descripción global del conjunto lítico, y se muestran y discuten los resultados funcionales obtenidos, para acabar con una recapitulación y unas conclusiones específicas para cada caso. Antes de presentar las conclusiones, incluimos un capítulo de discusión, donde se valoran los resultados del análisis funcional, confirmando la viabilidad de este tipo de estudio, comparando los resultados obtenidos en los diferentes yacimientos analizados y viendo cómo estos datos permiten afrontar el tema de la variabilidad técnica achelense. En las conclusiones, en primer lugar, recogemos los principales avances metodológicos fruto de nuestra investigación. Confirmamos la posibilidad de reconocer acciones y actividades realizadas con instrumentos antiguos a través del estudio mediante MEB del desgaste, señalamos la importancia de disponer de un amplio programa experimental, y proponemos un modelo interpretativo según el cual dicho desgaste se explica por fenómenos básicamente atricionales, en los cuales la deformación plástica de los materiales líticos está plenamente contemplada. En cuanto a los resultados arqueológicos, se han identificado básicamente actividades relacionadas con la carnicería, pero también el tratamiento de la piel y acciones sobre materias vegetales. Los datos obtenidos han permitido avanzar en la interpretación de las ocupaciones humanas que generaron el registro de cada yacimiento estudiado, así como explicar parte de la variabilidad técnica presente en los conjuntos de modo 2, en función de las características del enclave donde se localiza el yacimiento (aire libre, abrigo o cueva), de la inmediatez de los recursos líticos y alimentarios, de las actividades llevadas a cabo y de la planificación técnica reflejada en el registro arqueológico. Concluimos la tesis proponiendo futuras líneas de investigación relacionadas con el análisis funcional de instrumentos de piedra, como son el avance en el modelo interpretativo de la deformación de materiales líticos (mediante la realización de experimentos que permitan cuantificar satisfactoriamente los procesos observados), el tratamiento estadístico de las variables consideradas esenciales, y el planteamiento de protocolos de estudio donde se combinen el análisis del desgaste con el de residuos.The doctoral dissertation entitled Variability and Functional Patterns in Mode 2 Technical Systems. Use-wear Analysis in Lithic Assemblages of Grotta Paglicci's Riparo Esterno (Rignano Garganico, Foggia ), Áridos ( Arganda, Madrid ) and Galería-TN (Sierra de Atapuerca, Burgos ) focuses on the functional aspects of lithic artefacts, and how these can provide information about technical variability within Acheulean assemblages. The work is divided into two main parts. The first one is dedicated to methodological issues, including: 1) an introduction to the theoretical framework used (the Logic-Analytic System), 2) the methodological principles of functional studies with special emphasis on the use of Scanning Electron Microscopy (SEM), 3) an explanation of the principles underlying our experimental project, and 4) a revision of the main current issues in the field of use-wear analysis (i.e. the principal aspects relative to the interpretation of use-wear traces on archeological artifacts). The rest of this first part of the dissertation comprises a comprehensive presentation of the experimentation accomplished and the results obtained, finishing with a proposal for an interpretive model to explain wear processes on lithic artifacts. In the second part, we present the Acheulean sites studied: Riparo Esterno at Grotta Paglicci, the two Áridos sites, and Galería-TN. Each chapter includes a general description of the archaeological deposits and their associated lithic assemblages, a discussion of the functional results obtained, and the case-specific conclusions derived. Before the general conclusions, we include a general discussion chapter, where the results of our functional analysis are evaluated, confirming the viability of this kind of study, comparing the results obtained in each case study, and showing how these data may contribute to the debated issue on Acheulean technical variability. First in the general conclusions, we summarize the main methodological achievements of our research. We confirm the possibility to recognize actions and activities carried out with ancient artifacts through use-wear analysis using SEM. We also stress the importance of having a broad experimental program, and propose an interpretive model in which the aforementioned use-wear is basically explained according to attritional phenomena, including plastic deformation of lithic materials. In regards to the archeological results derived from this work, we have identified butchery activities, hide working and intervention on plant matter. The data obtained have enabled us to advance in the interpretation of the human occupations that generated the archaeological record of each of the sites studied. We also were able to explain some aspects of the technical variability among Mode 2 assemblages, in terms of the environmental conditions of each specific site (open air, rock shelter or cave), the availability of lithic and food resources, the kind of activities performed, and the technical planning deduced from the archeological record. In the final part of this work we propose several future lines of research related with stone tool functionality, such as: 1) the advancement of the interpretative model to explain the processes of deformation of lithic materials (through experiments that enable us to efficiently quantify the observed processes), 2) the statistical treatment of essential variables, and 3) a proposal of research protocols that combine use-wear analysis with residue studies

Experimental bone toolmaking: A proposal of technological analytical principles to knapped bones

Since the origins of technology, human groups have used a wide variety of lithic and organic raw materials to make tools. In particular, bone was used as raw material for creating knapped artefacts. Nevertheless, the recognition of these technological elements in the archaeological record has generated some debate, since modern taphonomy has shown that certain non-anthropic agents create modifications that can mimic knapped bone tools. For this reason, the criteria for identifying archaeological bone tools and pseudo-tools have still not been clearly defined. As a contribution to this subject, here we present the results of an experimental programme of intentional anthropic marrow fracturing of fresh and semi-fresh bovine long bones. After marrow removal, some of the diaphyseal fragments obtained were selected to be used directly as tools, while others were slightly retouched. The aim was to describe the bone toolmaking process and the simple and retouched tools obtained experimentally according to technological criteria. The technological analysis approach was based on an adaptation of the Logical Analytical System (LAS), which uses structural categories within an operative chain rather than techno-typological features. LAS has been widely used to analyse Pleistocene lithic assemblages and is here applied for the first time to the study of bone industry. The results allow us to present new analytical criteria with which to describe simple and retouched bone tools from a holistic perspective, combining technological and taphonomic terminology. Our intention is to improve the criteria for differentiating intentional retouching in bone tools from other modifications to bone remains generated by non-anthropic agents. The final goal of this study is to further the interdisciplinary study of minimally modified bone tools, proposing a technological method for studying knapped bone tools

Análisis de las emisiones contaminantes en España

En el presente documento se estudiaran y se analizaran las emisiones de gases de efecto invernadero en el territorio español durante el periodo comprendido entre los años 1990 hasta 2014. Se encontrara como ha sido la evolución de las emisiones y como las diversas situaciones económicas, tanto nacionales como globales, han influido en estas. Por otro lado se muestra como se han distribuido las emisiones para cada uno de los sectores a estudiar. También se ha buscado la relación entre los sectores emisores así como la dependencia de las emisiones con carácter autoregresivo, es decir, si las emisiones de años anteriores tienen relación con las futuras. Para poder realizar el estudio de han utilizado los datos aportados por el Ministerio de agricultura, pesca, alimentación y medio ambiente del gobierno de España en los inventarios publicados en el “Sistema Español de Inventarios de Emisiones”, donde se muestran las emisiones de gases como el dióxido de carbono, el metano o el dióxido de nitrógeno entre otros

Objectifying processes: The use of geometric morphometrics and multivariate analyses on Acheulean tools

Nowadays, the fruitful discussion regarding the morphological variability of handaxes during the Middle Pleistocene has reached a decisive moment with the use of more accurate statistical methods, such as geometric morphometrics (GM) and multivariate analyses (MA). This paper presents a preliminary methodological approach for checking the utility of these new approaches on the analysis of the tools’ shape. It goes beyond the simple description of morphology and isolates the variables which define the final morphology of a tool. We compared two Middle Pleistocene sites, Boxgrove and Swanscombe, which are morphologically very different. Then, we applied the GM analysis on 1) 2D images, with two semi-landmark distributions: 28 semi-landmarks, specially concentrated on the tip and butt, and 60 equally spaced points; and 2) on 3D models using new software (AGMT3-D Software) including 5000 semi-landmarks. The more points used to define the tool’s outline, the more accurate will be the interpretation of the variables affecting shape. On the other hand, if the semi-landmarks are localized on specific sectors of the tool, a bias is created, by concentrating on those sectors, rather than the general tool shape. The 3D models offer a new dimension on the shape analysis, as their results mean the combination of plan-shape, profile-shape and the tool’s topography

Reality and confusion in the recognition of post-depositional alterations and use-wear: an experimental approach on basalt tools

While many experimental studies have been done on siliceous and metamorphic rocks for both use-wear and post depositional surface modification (PDSM) events, little is known about such experiments on volcanic materials (other than obsidian), and on basalt in particular. Here we present the preliminary results of several experiments related to: a) evidence for basalt use (e.g., butchery and fresh hide scraping) and the subsequent characteristic use-wear patterns that can be seen; and b) post-depositional surface modifications caused by bear (Ursidae) trampling on experimental basalt flakes and subsequent use of these flakes for a tumbling experiment in a special tumbling machine.The results of these experiments were compared to better understand some surface modifications noted on the Middle to Upper Pleistocene lithic assemblages of the Azokh Cave site (Nagorno Karabagh, Lesser Caucasus).Although some aspects of both events (use-wear and PDSM) remain to be studied in depth, the experiments have improved our understanding of the effects of use-wear and post-depositional trampling and tumbling on basalt lithic artefacts. In particular, it has allowed us to recognise mechanical alterations (e.g., cracks, striations, fractures, edge damage) caused by trampling and tumbling and to note differences between these modifications and those caused by use. In particular, the experiments have shown that macroscopic modifications are rarely diagnostic, especially those observed after use. Microscopic wear features such as edge rounding, polish, abrasion and striations were the most evident types of alteration on basalt flakes, although occurring at different times and from different types of use. Distribution and orientation of alterations may be key in distinguishing use-wear from post-depositional alterations on basalt artefacts