Using 3D Microscopy to Analyze Experimental Cut Marks on Animal Bones Produced with Different Stone Tools

  • Erika Moretti Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
  • Simona Arrighi CeSQ, Centro Studi sul Quaternario ONLUS. Via Nuova dell'Ammazzatoio 7, I - 52037 Sansepolcro (Arezzo). Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
  • Francesco Boschin CeSQ, Centro Studi sul Quaternario ONLUS. Via Nuova dell'Ammazzatoio 7, I - 52037 Sansepolcro (Arezzo). Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
  • Jacopo Crezzini CeSQ, Centro Studi sul Quaternario ONLUS. Via Nuova dell'Ammazzatoio 7, I - 52037 Sansepolcro (Arezzo). Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
  • Daniele Aureli Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena. Université Paris Ouest Nanterre La Défense, UMR 7041 – ArScAn, Equipe AnTET, boite n°32, Maison René Ginouvès (MAE) 21 allée de l'université F-92023 Nanterre Cedex.
  • Annamaria Ronchitelli Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
Keywords: Taphonomy, Digital microscopy, 3D imaging, Cut marks, Zooarchaeology

Abstract

This study uses a combination of digital microscopic analysis and experimental archaeology to assess stone tool cut marks on animal bones. We used two un-retouched flint flakes and two burins to inflict cut marks on fresh, boiled, and dry ungulate  bones. The experiment produced three series of three engravings on each bone with each of the experimental tools. The first series involved one single stroke; the second, two strokes in the same direction; and the third, multiple strokes using a to-and-fro movement. We analyzed the striations using a Hirox 3D digital microscope (KH-7700) and collected metric and profile data on the morphology of the cut marks. In order to describe the shape of each cross section, we calculated the ratio between the breadth at the top and the breadth at the floor of cut marks. Preliminary results show that both the tool type and the method of creating the cut mark influence the shape of the resulting groove. In our experiment, morphological parameters can be used to differentiate between marks produced using un-retouched flint flakes and those produced using burins. However, neither morphological nor morphometric analysis allows us to identify the mechanical motion used to produce the cuts, nor the state of the bone (fresh, boiled, or dry) at the moment of marking.

 

Author Biographies

Francesco Boschin, CeSQ, Centro Studi sul Quaternario ONLUS. Via Nuova dell'Ammazzatoio 7, I - 52037 Sansepolcro (Arezzo). Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
Francesco Boschin is a zooarchaeologist working on prehistoric animal remains from Italy. He is also developing new protocols for the application of microtomography scans and 3D microscopy in zooarchaeology.
Jacopo Crezzini, CeSQ, Centro Studi sul Quaternario ONLUS. Via Nuova dell'Ammazzatoio 7, I - 52037 Sansepolcro (Arezzo). Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena.
Jacopo Crezzini is a zooarchaeologist working on prehistoric animal remains from Italy. He is also developing new protocols for the application of 3D microscopy in zooarchaeology.
Daniele Aureli, Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell'Ambiente, Unità di Ricerca Preistoria e Antropologia, Via Laterina 8, 53100 Siena. Université Paris Ouest Nanterre La Défense, UMR 7041 – ArScAn, Equipe AnTET, boite n°32, Maison René Ginouvès (MAE) 21 allée de l'université F-92023 Nanterre Cedex.
Daniele Aurele is focusing his research interests on the study of lower and middle palaeolithic lithic artefacts. He is also carrying out important fieldworks on lower-middle palaeolithic sites from Italy.   

References

Arrighi, S., V. Borgia, F. d'Errico, and A. Ronchitelli. 2008. I ciottoli decorati di Paglicci: raffigurazioni e utilizzo. Rivista di Scienze Preistoriche 58:39-58.

Arrighi, S. and V. Borgia. 2009. Surface Modifications of Flint Tools and Their Functional Meaning. Materials and Manufacturing Processes 24:922-927. Doi:10.1080/10426910902987150.

Arrighi, S., V. Borgia, F. d'Errico, S. Ricci, and A. Ronchitelli. 2012a. Manifestazioni d’arte inedite e analisi tecnologica dell’arte mobiliare di Grotta Paglicci (Rignano Garganico – Foggia). Preistoria Alpina 46:49-58.

Arrighi, S., I. Cacciari, F. Gabbrielli, M. Giamello, A. Mencaglia, and S. Siano. 2012b. I mattoni graffiati della Fonte Nuova, Siena. Analisi delle superfici. Atti del VII Congresso Nazionale di Archeometria, Modena 22-24 Febbraio 2012, pp. 674-689. Pàtron editore, Bologna.

Bello, S. and C. Soligo. 2008. A New Method for the Quantitative Analysis of Cutmark Micromorphology. Journal of Archaeological Science 35:1452-1552. Doi: 10.1016/j.jas.2007.10.018.

Bello, S., S. A. Parfitt, and C. Stringer. 2009. Quantitative Micromorphological Analyses of Cut Marks Produced by Ancient and Modern Handaxes. Journal of Archaeological Science 36:1869-1880. Doi: 10.1016/j.jas.2009.04.014.

Bello, S. M., I. De Groote, and G. Delbarre. 2013. Application of 3-Dimensional Microscopy and Micro-CT Scanning to the Analysis of Magdalenian Portable Art on Bone and Antler. Journal of Archaeological Science 40:2464-2476. Doi: 10.1016/j.jas.2012.12.016.

Boëda, É. 2001. Détermination des unités techno-functionelles de pièces bifaciales provenant de la couche acheuléenne C'3 base du site de Barbas I. In Les Industries à Outils Bifaciaux du Paléolithique Moyen d'Europe Occidentale, edited by D. Cliquet, pp. 51-75. Actes de la Table Ronde Internationale, Caen, 14-15 octobre 1999, Eraul 98, Liége.

Boschin, F., and J. Crezzini. 2012. Morphometrical Analysis on Cut Marks Using a 3D Digital Microscope. International Journal of Osteoarchaeology 22:549-562. Doi: 10.1002/oa.1272.

Crezzini, J., F. Boschin, U. Wierer, and P. Boscato. 2014. Wild Cats and Cut Marks: Exploitation of Felis silvestris in the Mesolithic of Galgenbühel/Dos de la Forca (South Tyrol, Italy). Quaternary International 330:52-60. Doi: 10.1016/j.quaint.2013.12.056.

Dewbury, A. G. and N. Russel. 2007. Relative Frequency of Butchering Cutmarks Produced by Obsidian and Flint: An Experimental Approach. Journal of Archaeological Science 34:354-357. Doi:10.1016/j.jas.2006.05.009.

Domínguez-Rodrigo, M., S. de Juana, A.B. Galán, and M. Rodríguez. 2009. A New Protocol to Differentiate Trampling Marks from Butchery Cut Marks. Journal of Archaeological Science 36:2643-2654. Doi:10.1016/j.jas.2009.07.017.

Egeland, C. P. 2003. Carcass Processing Intensity and Cutmark Creation: An Experimental Approach. Plains Anthropologist 48:39-51.

Greenfield, H. J. 1999. The Origins of Metallurgy: Distinguishing Stone from Metal Cut-Marks on Bones from Archaeological Sites. Journal of Archaeological Science 26:797-808.

Güth, A. 2012. Using 3D Scanning in the Investigation of Upper Palaeolithic Engravings: First Results of a Pilot Study. Journal of Archaeological Science 39:3105-3114. Doi:10.1016/j.jas.2012.04.029.

Joordens, J. C. A., F. d’Errico, F. P. Wesselingh, S. Munro, J. de Vos, J. Wallinga, C. Ankjærgaard, T. Reimann, J. R. Wijbrans, K. F. Kuiper, H. J. Mücher, H. Coqueugniot, V. Prié, I. Joosten, B. van Os, A. S. Schulp, M. Panuel, V. van der Haas, W. Lustenhouwer, J. J. G. Reijmer, and W. Roebroeks. 2014. Homo erectus at Trinil on Java Used Shells for Tool Production and Engraving. Nature 518:228-231.

Lepot, M. 1993. Approche techno fonctionnelle de l'outillage lithique moustérien: essai de classification des parties actives en terme d'efficacité technique. Master thesis, Université Paris X Nanterre, France.

Lyman, R. L. 1987. Archaeofaunas and Butchery Studies: A Taphonomic Perspective. Advances in Archaeological Method and Theory 10:249-337

Moretti, E. 2014. Il Contributo della Nuova Tecnologia 3D Hirox nello Studio dell’arte Mobiliare di Grotta Paglicci (Rignano Garganico, Foggia). Integrazione dell’analisi stilisitica e tecnica su due opere dell’Epigravettiano evoluto. Tesi di Laurea Magistrale inedita, Dipartimento di scienze Fisiche, della terra e dell'ambiente, Università degli Studi di Siena, Siena, Italy.

Palma, di Cesnola A. 1993. Il Paleolitico Superiore in Italia, introduzione allo studio. Garlatti & Razzai Editore, Firenze.

Palma di Cesnola, A. 2006. L'Aurignacien et le Gravettien Ancien de la Grotte Paglicci au Mont Gargano. L'Anthropologie 110:355-370.

Potts, R. and P. Shipman 1981. Cutmarks Made by Stone Tools on Bones from Olduvai Gorge, Tanzania. Nature 291:577-580.

Ricci, S., G. Capecchi, F. Boschin, S. Arrighi, A. Ronchtelli, and S. Condemi. 2014. Toothpick Use Among Epigravettian Humans from Grotta Paglicci (Italy). International Journal of Osteoarchaeology In press. Doi: 10.2002/oa.2420.

Ronchitelli, A., S. Mugnaini, S. Arrighi, A. Atrei, G. Capecchi, M. Giamello, L. Longo, N. Marchettini, C. Viti, and A. Moroni. 2014. When Technology Joins Symbolic Behaviour: The Gravettian Burials at Grotta Paglicci (Rignano Garganico e Foggia e Southern Italy). Quaternary International, 359-360:423-441 Doi: 10.1016/j.quaint.2014.08.038.

Wierer, U. 2012. Variability and Standardization: The Early Gravettian Lithic Complex of Grotta Paglicci, Southern Italy. Quaternary International 288:215-238. Doi: 10.1016/j.quaint.2012.04.043.

Published
2015-12-18
How to Cite
Moretti, E., Arrighi, S., Boschin, F., Crezzini, J., Aureli, D., & Ronchitelli, A. (2015). Using 3D Microscopy to Analyze Experimental Cut Marks on Animal Bones Produced with Different Stone Tools. Ethnobiology Letters, 6(2), 267-275. https://doi.org/10.14237/ebl.6.2.2015.349
Section
Research Communications