Understanding and identifying the use of stone artifacts found in the archaeological record has long been one of the main focus on the study of lithic technology. Thus, investigating the use of stone tools is critical for interpreting and reconstructing the prehistoric subsistence and behavioural patterns in archaeological investigation.
The evaluation of the physical and mechanics principles underlying the question of why a particular rock type is preferred over another for the production and use of stone tools, or questions regarding the interaction between the acquisition of a particular type of lithic raw material to obtain a flake with a sharper edge was one of the main daily decision-making processes of past hominins. So, this type of action suggests predisposed know-how of lithics raw materials behave.
Although not fully understood, several studies have shown that the relationship between the properties of lithic raw material and the use of stone tools has been shown to be directly related.
The aim of this master's thesis is therefore to explore the interaction between the use of stone tools by prehistoric populations and their adaptability to different raw materials, using two distinguished groups coarse-grain and fine-grain rock types as main evidence. All lithic raw materials were evaluated by an experimental design regarding their efficiency and durability. At the same time, a methodology combining experimental replication and material analysis to address this issue will be presented and proposed.
The controlled experimental program conducted in this thesis was designed to determine the efficiency and durability of four lithic raw materials - quartzite, flint, obsidian, and dacite. This work builds on a preliminary experiment by Pedergnana et al., 2019, which investigated the use of flint and obsidian in scraping movements. Following the initial observations made by Pedergana and colleagues, the present study aims to take the next step by introducing greater variability of raw materials and a new motion, cutting against a new contact material (wood). The experiment is conducted using a mechanical device (SMARTTESTER®) that mimics the human cutting motion, in this particular case a bidirectional longitudinal movement. The experimental plan is divided into three phases: 1) Characterization of the raw material, 2) Experiment that mimics the cutting process and quantifies the number of variables, 3) Data analysis to nullify the null hypothesis "efficiency does not vary according to the different lithic raw materials".
The ability to bring new quantifiable data to consider efficiency and durability of stone tools shows that the methodology used is suitable to address these issues and can be expanded to other research questions. The results presented show that all lithic raw materials reveal their efficiency in performing a cutting movement in pine wood in the first 250 strokes. Flint proved to be the most resistant lithic raw material tested in this experiment, being the most durable and efficient after 1000 strokes. Quartzite showed a fragmentation pattern, while obsidian, being a very brittle raw material, likely shows a relationship with a technological feature in his reduction when performing bidirectional movements in wood. Dacite proved to be a good substitute for flint due to its homogeneous hardness values and consistent performance after passing through all cycles.
The development of the work described in the above phases will allow to understand and quantify the efficiency and durability of each lithic raw material. These data can contribute to various topics in lithic studies, such as edge durability, reduction sequences, retouch intensity, and raw material sourcing and optimization strategies. Furthermore, this study aims to integrate a free database on an open-access platform to compare the obtained results with stone tools from other archaeological sites. As a possible case study, Kalavan 2 a Middle Paleolithic open-air site with an assemblage composed of obsidian, chert, basalt, limestone, and welded tuff associated with woodworking by use-wear studies is included in the discussion of this thesis as an example of continuous work on this topic.Compreender e identificar os desígnios dos artefatos em pedra lascada recuperados do contexto arqueológico têm sido ao longo do tempo o objetivo principal para os especialistas em tecnologia lítica. O estudo do uso das ferramentas em pedra, é um processo fundamental para a construção de inferências sobre o passado pré-histórico, seja na compreensão de padrões de subsistência de uma comunidade ou apenas como identificação de padrões comportamentais gerais do passado.
Na avaliação das características físicas e mecânicas acerca das matérias-primas líticas estão subjacentes questões como o porquê de certo tipo de pedra ter sido escolhido em detrimento de outra, para a produção e o uso, ou questões sobre a interação da aquisição de um tipo específico de matéria-prima para a obtenção de uma lasca com um gume cortante. Todo este tipo de ação pressupõe um exercício mental lógico, este exercício é interpretado pelos arqueólogos como um testemunho direto do desenvolvimento do comportamento humano.
Especificamente, uma relação direta tem vindo a ser construída entre o comportamento humano do passado e as propriedades das matérias-primas, contudo, esta nem sempre é compreendida, por falta de testagem e de quantificação que permita construir inferências com base uniformitárias.
De tal modo, o objetivo desta dissertação passa por contribuir para o tópico da interação entre o uso das ferramentas em pedra e as populações do passado, e a sua adaptabilidade, por meio da eficiência e durabilidade de quatro matérias-primas líticas, quartzito, sílex, obsidiana e dacito. Este trabalho assenta os seus alicerces num trabalho experimental preliminar elaborado por Pedergana et al., 2019. O estudo preliminar procurou caracterizar a performance do sílex e da obsidiana em movimentos de raspagem em osso sintético. Com base nas observações construídas por Pedergana e colegas (2019), o presente estudo foi desenvolvido como intuito de testar uma maior variabilidade de matérias-primas e um novo movimento, a ação de cortar, bem como a matéria de contato, madeira. O trabalho experimental, têm como principal eixo o uso de um aparelho mecânico (SMARTTESTER®), desenhado especificamente para imitar a ação humana, neste caso particular a ação de cortar num movimento linear bidirecional. O plano experimental para compreender a influência das matérias-primas neste tipo de ação foi divido em três fases: a) Caraterização das matérias-primas, b) Plano Experimental c) Analises de dados. Este plano experimental tem como principal objetivo a falsificação da hipótese nula “eficiência varia de acordo com as diferentes matérias-primas líticas”.
A capacidade desta dissertação ao introduzir novos dados quantitativos para a perceção de como a eficiência e a durabilidade, podem ser abordadas no estudo das ferramentas em pedra, é indicativo de que a metodologia aplicada, pode ser considerada como valida. Os resultados indicam que todas as matérias-primas se revelam eficazes ao executar um movimento bidirecional linear na madeira nas primeiras 250 repetições. Contudo o sílex revela ser a matéria-prima mais resiliente testada neste plano experimental, mantendo a durabilidade e eficiência após aplicadas 1000 repetições. O quartzito demonstrou um alto padrão de fragmentação, enquanto a obsidiana sendo a matéria-prima mais quebradiça, revelou uma possível relação com uma estratégia de redução do gume, na interação com a madeira. O dacito revelou ser um bom substituto do sílex, devido à sua homogeneidade da dureza bem como a consistência da performance ao concluir todo o ciclo experimental.
O desenvolvimento deste estudo, possibilita um melhor entendimento referente à durabilidade e eficiência as matérias-primas líticas bem como quantificar as variáveis em estudo. Este tipo dados quantitativos e qualitativos tem a possibilidade de contribuir para o entendimento de toda a cadeia operatória das ferramentas em pedra, tais como performance dos gumes, esquemas de redução, graus de retoque, estratégias de aquisição e otimização de matérias-primas, marcas de uso bem como estudos funcionais, ou descarte.
Não sendo o objetivo principal desta dissertação, um possível caso de estudo é apresentado na discussão como um exemplo de aplicação deste tipo de trabalho experimental. Kalavan 2 é um sítio de ar livre do Paleolítico Médio composto por um conjunto lítico em obsidiana, sílex, dacito, calcário e tufo soldado, associado ao trabalho em madeira por estudos de uso e desgaste. Este trabalho pretende incorporar este tipo de dados numa base de dados de acesso livre, para possíveis comparações com artefatos em pedra de diferentes sítios arqueológicos
