Funktionelle Charakterisierung mousterianischer Werkzeuge aus dem Kaukasus anhand umfassender Nutzung

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 17421 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die Autoren diskutieren die funktionale Charakterisierung mousterianischer Werkzeuge auf der Grundlage ihrer Gebrauchs- und Rückstandsanalyse von fünf lithischen Werkzeugen aus der Mezmaiskaya-Höhle und der Saradj-Chuko-Grotte im Nordkaukasus. Die Ergebnisse stellen die erste umfassende Gebrauchs- und Rückstandsanalyse dar, die an mousterianischen Steinartefakten im Kaukasus durchgeführt wurde. Diese Studie bestätigt eindeutig die Verwendung von Bitumen zum Heften von Steinwerkzeugen in zwei verschiedenen mittelpaläolithischen Kulturkontexten, die im Kaukasus definiert sind, im östlichen Micoquium und im Zagros Mousterium.

Die Entwicklung der Verbundtechnologie unter Verwendung von Klebematerialien wird oft als Kennzeichen kognitiver Verfeinerung angesehen, die eine wichtige Rolle bei der sozialen und technologischen Entwicklung der Gattung Homo spielte [z. B. 1,2]. Unser Verständnis der Verwendung von Verbundwerkzeugen durch die Neandertaler des Mittelpaläolithikums (MP) in Eurasien beruht auf Beweisen für Haften und Kleben3,4. Die meisten Ideen zur Entwicklung paläolithischer Verbundwerkzeugtechnologien basieren auf mikroskopischem Gebrauchsverschleiß, einschließlich diagnostischer Einschlagfrakturen (DIFs) und anderen Gebrauchsspuren5,6,7,8,9,11,12,13,14,15 und diagnostische Merkmale von Haftspuren10 (im Folgenden diagnostische Haftspuren, DHTs) und die Morphologie von Werkzeugen (dh das Vorhandensein von Haftelementen). Allerdings ist die genaue Bedeutung von Gebrauchsspuren und morphologischen Merkmalen für das Heften nicht immer klar16, und diese Beweise allein sind kein erschöpfender Hinweis auf das Vorhandensein von Heftungstechnologie. Einige Studien deuten außerdem darauf hin, dass das interpretative Potenzial einiger Aufprallbrüche, von denen angenommen wird, dass sie einen diagnostischen Wert für die Identifizierung von Projektilen haben, noch unklar ist17,18.

Die Analyse der lithischen Rückstände liefert direkte Informationen darüber, dass die lithischen Artefakte befestigt wurden, und ermöglicht die genaue Identifizierung der bei der Herstellung dieser Verbundwerkzeuge verwendeten Klebematerialien. Zu den derzeit bekannten eindeutigen Beweisen für die sicher datierten und chemisch und spektrometrisch identifizierten MP-Haftklebstoffe gehören drei Flocken mit Birkenteer aus dem Steinbruch Campitello (Italien) und Zandmotor (Niederlande)19,20, zwei Klumpen Birkenteer, die wahrscheinlich an einem befestigt waren bifaziales Messer aus Königsaue (Deutschland)21 und neun Werkzeuge und Flocken mit Kiefernharz und ein Schaber mit Kiefernharz und Bienenwachs aus den Höhlen Fossellone und Sant'Agostino (Italien)22 in Europa sowie 14 Werkzeuge und Flocken mit Bitumen aus die Standorte Umm El Tlel und Hummal (Syrien) in der Levante23,24,25,26. Diese Studien dokumentieren, dass die Klebstofftechnologie sowohl in Europa als auch in Südwestasien von verschiedenen Neandertalerpopulationen eingesetzt wurde und die MP-Produktion von Klebstoffen komplex war. Neandertaler mischten Kiefernharz mit Bienenwachs22 und Bitumen mit Quarz und Gips24 sowie destillierten Teer aus Birkenrinde20.

Obwohl die Hinweise auf MP-Klebstoffe in Europa und Asien zunehmend dokumentiert werden [für eine moderne Übersicht siehe 20], ist der Grad der bei verschiedenen Neandertalergruppen zur Herstellung von Verbundwerkzeugen eingesetzten Klebetechnologie problematisch, da relevante Daten aus den meisten MP-Regionalkontexten fehlen. Dieser Forschungsstand zeigt den Bedarf an detaillierten modernen Studien über die Rolle von Klebstoffen beim Haften und den Stand der Hafttechnologie in verschiedenen MP-Regionen.

Unsere Fallstudie ist eine Stichprobe von fünf lithischen Werkzeugen (Tabelle 1), die bei modernen Ausgrabungen im MP-Bereich in der Mezmaiskaya-Höhle und der Saradj-Chuko-Grotte im Nordkaukasus geborgen wurden27,28 (Abb. 1). Die in diesem Artikel berichteten Ergebnisse stellen die erste umfassende Gebrauchs- und Rückstandsanalyse dar, die für MP-Artefakte im Kaukasus durchgeführt wurde. Diese Studie bestätigt eindeutig die Verwendung von Bitumen zum Heften von Steinwerkzeugen in zwei verschiedenen MP-Kulturkontexten im Kaukasus, im östlichen Micoquium und im Zagros Mousterium.

Karte des Kaukasus mit der Lage der Mezmaiskaya-Höhle und der Saradj-Chuko-Grotte. Daten: Natürliche Erde. Abbildung erstellt mit GRASS GIS 7.8 und Inkscape 0.97.

Wir verwendeten Auflicht-Stereomikroskopie (mit einer Vergrößerung < 100 ×), um Spuren im Zusammenhang mit Gebrauchsabnutzung und Haften an den analysierten Steinwerkzeugen zu identifizieren. Außerdem wurde zunächst die Auflicht-Stereomikroskopie eingesetzt, um identifizierbare Rückstände auf den Werkzeugen zu lokalisieren.

Probe 1 ist ein Seitenschaber mit abgestumpften Facetten. Die Bearbeitung der oberen und rechten Seite des Werkzeugs erfolgt durch abrupte und halbabrupte, mehrreihige Retusche von der Rückenfläche aus. Auf der ventralen Oberfläche entlang der Oberkante gibt es Bereiche mit unregelmäßiger Mikroretusche und hellem Polieren auf hervorstehenden Graten (Abb. 2A-2). Diese Merkmale sind typisch für sogenannte „Fleischpolitur“, was darauf hinweist, dass das Werkzeug zum Schneiden von Fleisch verwendet wurde. Die linke Seite wird mit der Methode der abgeschnittenen Facettierung bearbeitet. Die Kante ist teilweise abgerundet und weist an hervorstehenden Graten Abrieb- und Polierstellen auf, was typisch für die sogenannte „Holzpolitur“ ist. Ein ähnliches Polieren wird auch an hervorstehenden Graten auf der Rückenfläche in der Nähe der Werkzeugbasis beobachtet (Abb. 2A-3). Dabei handelt es sich um DHTs, die sich auf den Werkzeugkontakt (Reibung und Bewegung) mit einem Stiel29,30 beziehen und darauf hinweisen, dass die linke Seite und die Basis des Werkzeugs geheftet waren, wahrscheinlich in einem Holzstiel. Die auf dem Werkzeug festgestellten Gebrauchsspuren und Griffspuren deuten darauf hin, dass es als Fleischmesser mit Griff verwendet wurde. Diese Schlussfolgerung wird durch das Vorhandensein zahlreicher Rückstände einer dunkelbraunen, lokal schwarzen Substanz bestätigt, die morphologisch Bitumen ähnelt, sowohl auf der dorsalen als auch auf der ventralen Oberfläche der Werkzeugbasis (Abb. 2A-1).

Gebrauchsverschleiß- und Rückstandsanalysen von Probe 1 aus Schicht 6A in der Saradj-Chuko-Grotte. (A) Foto von Probe 1, Maßstabsbalken = 1 cm. Die Pfeile zeigen die Position der Nahaufnahmen von Rückständen und Gebrauchsspuren auf den Mikroskopfotos 1–3, Maßstabsbalken = 1000 μm: (1) Rückstände schwarzer Substanz (Bitumen) auf der Werkzeugbasis, (2) Polieren und Glätten der Arbeitskante des Werkzeugs aufgrund des Gebrauchs, (3) Polieren und Glätten eines Narbengrats auf der Rückenfläche, das durch das Festhalten des Werkzeugs entsteht. (B) SEM-Nahaufnahme der Probe schwarzer Substanz (Bitumenrückstände), analysiert durch FTIR- und Raman-Spektroskopie, und Raman-Spektren von drei Rückstandsproben. (C) FTIR-Spektrum desselben Rückstands.

Probe 2 ist ein verlängerter Moustérien-Punkt. Die rechte und linke konvergente Seite ist mit abrupter und halbabrupter Retusche von der Rückenfläche aus bearbeitet. Von der Rückenfläche entlang beider konvergierender Kanten gibt es zahlreiche Mikrofrakturen sowie Bereiche mit hauptsächlich einreihigen und seltener zweireihigen Mikroretuschen auf hervorstehenden Graten. Die Spitze ist gebrochen und der erhaltene Teil der Spitze weist einen Querbiegebruch mit kleinen Ausläufern entlang des Kamms auf, die durch den primären Bruch auf der Rückenfläche entstanden sind (Abb. 3A-1). Hierbei handelt es sich um DIF-Brüche, die als Hinweise auf eine mögliche Nutzung der Steinspitze als Spitze eines Verbundprojektils dienen. Auf der ventralen Oberfläche entlang der rechten Kante in der Nähe der gebrochenen Spitze sind leichte Glättung und Rundung sowie lineare parallele Streifen vom Rand aus zu beobachten (Abb. 3A-3). Der Rand der Werkzeugbasis weist zahlreiche Quetschstellen und Mikrofrakturen auf (Abb. 3A-2) sowie mehrere Abriebstellen an der Bauchfläche, was darauf hindeutet, dass das Werkzeug festgehalten wurde. Die auf der Spitze und der Basis des Werkzeugs identifizierten DIFs und Haftspuren deuten darauf hin, dass die Steinspitze als Projektilspitze verwendet wurde, die auf einem Schaft montiert war. Dieser Vorschlag wird durch das Vorhandensein von Mikrorückständen einer schwarzen Substanz, die morphologisch dem Bitumen ähnelt, an mehreren Stellen entlang der Kante der Werkzeugbasis bestätigt (Abb. 3B).

Gebrauchsverschleiß- und Rückstandsanalysen von Probe 2 aus Schicht 6B in der Saradj-Chuko-Grotte. (A) Foto von Probe 2, Maßstabsbalken = 1 cm. Die Pfeile zeigen die Position von Nahaufnahmen der Gebrauchsspuren auf den Mikroskopfotos 1–3, Maßstabsbalken = 1000 μm: (1) Brüche an der Spitze, (2) Quetschbereich an der Werkzeugbasis, (3) Glättung und lineare Streifen entlang der Werkzeugkante. (B) SEM-Nahaufnahme einer Probe der schwarzen Substanz (Bitumenrückstand), analysiert durch FTIR- und Raman-Spektroskopie, und Raman-Spektren von drei Rückstandsproben.

Probe 3 ist ein konvergenter Schaber mit einer kegelstumpfförmigen Basis. Die rechte und teilweise linke konvergierende Seite des Werkzeugs und teilweise die Werkzeugbasis sind mit abrupten Retuschen von der Rückenfläche aus bearbeitet. Die konvergierenden Kanten des Werkzeugs sind in der Draufsicht glatt und im Profil fein gezahnt, mit Mikrorissen entlang der Kanten. Die dorsale Oberfläche wurde ausgehend von der Werkzeugbasis mit der Methode der Abstumpfung und Facettierung ausgedünnt. Die Werkzeugspitze ist gebrochen und der erhaltene Teil der Spitze weist DIFs auf, wie z. B. kleine Spin-off-Frakturen von der ventralen und dorsalen Oberfläche, die von demselben Biegebruch ausgehen, der die Spitze entfernt hat (Abb. 4A-2,3). Sowohl an der rechten als auch an der linken Kante des Werkzeugs in der Nähe der Spitze befinden sich helle Polierflecken mit fettigem Glanz, die hauptsächlich entlang hervorstehender Grate verlaufen, die Kanten teilweise glätten und sich nicht über die Werkzeugoberflächen ausbreiten, was typisch für Fleischpolitur ist . Die Werkzeugbasis weist Bereiche mit heller („spiegelartiger“) Politur auf, die teilweise die Retuschefacetten abdeckt und weit über die Basiskante hinausragt, was typisch für das Polieren von Holz oder Geweih ist31. Diese DHTs deuten darauf hin, dass die Werkzeugbasis in einem Holz-/Geweihstiel befestigt war. Die auf dem Werkzeug festgestellten Abnutzungs- und Griffspuren sowie DIFs deuten darauf hin, dass der konvergente Schaber als Projektilspitze oder Fleischmesser verwendet wurde und dass das Werkzeug wahrscheinlich mit einem Griff versehen war. Dieser Vorschlag wird durch das Vorhandensein von Mikrorückständen einer dunkelbraunen, lokal schwarzen Substanz, die morphologisch dem Bitumen ähnelt, an mehreren Stellen entlang der Werkzeugbasis bestätigt (Abb. 4A-1).

Gebrauchsverschleiß- und Rückstandsanalysen von Probe 3, gefunden in Schicht 6B in der Saradj-Chuko-Grotte. (A) Foto von Probe 3, Maßstabsbalken = 1 cm. Die Pfeile zeigen die Position der Nahaufnahmen von Rückständen und Abnutzungsspuren auf den Mikroskopfotos 1–3, Maßstabsbalken = 1000 μm: (1) Rückstände schwarzer Substanz (Bitumen) auf der Werkzeugbasis, (2, 3) Polieren und Spin-off-Frakturen an der Spitze. (B) SEM-Nahaufnahme einer Probe der schwarzen Substanz (Bitumenrückstand), analysiert durch FTIR- und Raman-Spektroskopie, und Raman-Spektren von drei Rückstandsproben. (C) FTIR-Spektrum desselben Rückstands.

Probe 4 ist ein konvergenter Schaber mit verdünnter Basis. Die rechte und teilweise linke konvergente Seite des Werkzeugs wird mit abrupter Retusche von der Rückenfläche aus bearbeitet. Die konvergierenden Kanten des Werkzeugs sind in der Draufsicht glatt und im Profil fein gezahnt, mit Mikrorissen entlang der Kanten. Der basale Teil des Werkzeugs wird von der ventralen Oberfläche durch flache Narben verdünnt, die von der Werkzeugbasis ausgehen. Die Werkzeugspitze weist kleine Spin-off-Frakturen auf der ventralen und dorsalen Oberfläche auf (Abb. 5A-2,3), die DIFs darstellen. Entlang der Werkzeugkanten gibt es helle Polierflecken mit fettigem Glanz, die hauptsächlich entlang hervorstehender Grate verlaufen, die Kanten teilweise glätten und sich nicht über die Werkzeugoberflächen ausbreiten, wie es für Fleischpolitur typisch ist. Die Werkzeugbasis weist eine helle, „spiegelartige“ Politur auf, die an einigen Stellen durchgehende Streifen bildet und weit über die Basiskante hinausragt, was typisch für Holzhaftpolitur ist. Dies deutet darauf hin, dass die Werkzeugbasis in einem Holzstiel befestigt war. Die auf dem Werkzeug festgestellten Abnutzungs- und Heftspuren sowie DIFs deuten darauf hin, dass der konvergente Schaber ursprünglich als Projektilspitze und anschließend als Fleischmesser verwendet wurde und dass das Werkzeug mit einem Heft versehen war. Das Festhalten des Werkzeugs wird durch das Vorhandensein von Mikrorückständen einer dunkelbraunen, lokal schwarzen Substanz, die morphologisch Bitumen ähnelt, auf der Werkzeugbasis von der ventralen Oberfläche aus bestätigt (Abb. 5A-1).

Gebrauchsverschleiß- und Rückstandsanalysen von Probe 4, gefunden in Schicht 6B in der Saradj-Chuko-Grotte. (A) Foto von Probe 4, Maßstabsbalken = 1 cm. Die Pfeile zeigen die Position der Nahaufnahmen von Rückständen und Abnutzungsspuren auf den Mikroskopfotos 1–3, Maßstabsbalken = 1000 μm: (1) Rückstände schwarzer Substanz (Bitumen) auf der Werkzeugbasis, (2, 3) ( 2, 3) Polier- und Spin-off-Frakturen an der Spitze. (B) FTIR-Spektrum der schwarzen Substanz (Bitumenrückstände), die auf Probe 4 gefunden wurde.

Probe 5 ist ein konvergenter Schaber. Von der Rückseite aus ist die rechte Seite des Werkzeugs mit einer abrupten Retusche bearbeitet, mit Mikrorissen entlang der Kante, und die linke Seite ist teilweise mit einer kleinen, halbabrupten Retusche bearbeitet. Die Werkzeugkanten auf beiden konvergenten Seiten sind in der Draufsicht glatt und im Profil fein gezahnt. Die Werkzeugspitze weist kleine Spin-off-Frakturen auf der ventralen und dorsalen Oberfläche auf, die DIFs darstellen. Entlang der linken Werkzeugkante und insbesondere an der Werkzeugkante in der Nähe der Spitze sind fleckige helle Polierspuren mit fettigem Glanz zu erkennen. Das Polieren deckt hauptsächlich hervorstehende Bereiche entlang der Kante ab, glättet teilweise Retuschierfacetten und die Kante und breitet sich nicht über die Werkzeugoberfläche aus, wie es für Fleischpolitur typisch ist (Abb. 6A-3). Die rechte Werkzeugschneide weist keine so intensiven Gebrauchsspuren wie bei einem Fleischmesser auf. Im basalen Teil des Werkzeugs gibt es Bereiche mit hellem Polieren, die sich hauptsächlich auf hervorstehende Grate konzentrieren und in einigen Bereichen durchgehende Streifen bilden. Das Polieren deckt Mikroreliefs der Oberfläche ab und erstreckt sich über die Basis des Werkzeugs, was typisch für Holzhaftpolitur ist (Abb. 6A-2). Dies deutet darauf hin, dass die Werkzeugbasis in einem Holzstiel befestigt war. Die auf dem Werkzeug festgestellten Abnutzungs- und Griffspuren sowie DIFs deuten darauf hin, dass der konvergente Schaber als Projektilspitze oder Fleischmesser verwendet wurde und dass das Werkzeug wahrscheinlich mit einem Griff versehen war. Wir haben bei diesem Werkzeug keine postablagerungsbedingten Veränderungen wie Bodenpolitur (häufig mit Mikrostreifen durch Sandpartikel) festgestellt, mit Ausnahme der Kalzit-Karbonat-Kruste an einigen Stellen der Werkzeugoberfläche, die nicht in allen Bereichen frisch aussieht mit der Kruste bedeckt. Das Festhalten des Werkzeugs wird durch das Vorhandensein von Mikrorückständen einer dunkelbraunen, lokal schwarzen Substanz, die morphologisch dem Bitumen ähnelt, auf der Werkzeugbasis von der ventralen Oberfläche aus bestätigt (Abb. 6A-1).

Gebrauchsverschleiß- und Rückstandsanalysen von Probe 5, gefunden in Schicht 2B-3 in der Mezmaiskaya-Höhle. (A) Foto von Probe 5, Maßstabsbalken = 1 cm. Die Pfeile zeigen die Position der Nahaufnahmen von Rückständen und Abnutzungsspuren auf den Mikroskopfotos 1–3, Maßstabsbalken = 1000 μm: (1) Rückstände schwarzer Substanz (Bitumen) auf der Werkzeugbasis, (2, 3) Polieren und Brüche an der Spitze. (B) SEM-Nahaufnahme einer Probe der schwarzen Substanz (Bitumenrückstand), analysiert durch FTIR- und Raman-Spektroskopie, und ein FTIR-Spektrum des Rückstands.

Auf allen fünf in dieser Studie analysierten Steinwerkzeugen wurden mögliche Bitumenrückstände identifiziert. Zur genauen Identifizierung der Rückstände als organisches Bitumen wurde jede Probe mit drei Methoden untersucht, darunter Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), Raman-Spektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Spektroskopie (SEM-EDS). In unserem Ansatz wurde die REM-Bildgebung (mit einer Vergrößerung von > 100 ×) zur detaillierten Visualisierung der Rückstände verwendet. SEM-EDS-, FTIR- und Raman-Spektroskopie wurden verwendet, um chemische und schwingungsspektroskopische Daten zu erhalten. Die FTIR- und Raman-Spektroskopietechniken definierten Absorptionsbanden, die auf organisches Bitumen in den analysierten archäologischen Proben hinweisen. SEM-EDS wurden verwendet, um die wichtigsten chemischen Elemente zu identifizieren und die Elementzusammensetzung von Bitumenrückständen in verschiedenen archäologischen Proben zu vergleichen.

Die Ergebnisse der FTIR- und Raman-Spektroskopie weisen auf das Vorhandensein von Absorptionsbanden hin, die spezifischen Bitumenbanden32,33,34,35,36 in allen in den analysierten Proben identifizierten Rückständen entsprechen. Die Ergebnisse der FTIR- und Raman-Spektroskopie archäologischer Rückstände an den Proben 1–5 sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Probe 1. Bei hoher Vergrößerung (> 100 ×) erscheinen die auf dieser Probe konservierten Rückstände (Abb. 2A-1) schwarz (Abb. 2B). Das FTIR-Spektrum des Rückstands (Abb. 2C) zeigt spezifische Bitumenbanden, wie die Banden bei 2920 und 2850 cm−1, die asymmetrischen und symmetrischen Streckschwingungen ν (C–H) in der CH2–-Gruppe (Methylen) entsprechen, und die Banden bei 1460 und 1363 cm−1, die Deformationsschwingungen der CH–-Gruppe entsprechen. Die Absorptionsbanden bei 1680 und 1546 cm−1 bestätigen zusätzlich das Vorhandensein organischer Stoffe im Rückstand, sind jedoch nicht diagnostisch für die Identifizierung von Bitumen. Raman-Spektren von zwei der insgesamt drei analysierten Proben desselben Rückstands (Abb. 2B) zeigen die Bande bei 1583 cm−1, die dem Raman-Peak G entspricht, der Schwingungen innerhalb des aromatischen Rings des Graphenclusters widerspiegelt, die für Bitumenmischungen charakteristisch sind . Allen drei Spektren fehlen jedoch die Absorptionsbanden, die dem Raman-Peak D (ca. 1340–1360 cm−1) entsprechen, der ebenfalls typisch für Graphen ist.

Probe 2. Die FTIR-Spektroskopie des Rückstands dieser Probe schlug fehl, da alle FTIR-Spektren nur ein solides Hintergrundrauschen widerspiegelten. Raman-Spektren von zwei der drei analysierten Gesamtproben desselben Rückstands (Abb. 3B) zeigen breite Banden bei 1570 und 1360 cm−1, die den Raman-Peaks G und D (ca. 1600 cm−1 und ca. 1350 cm−) entsprechen 1 bzw. 36: Tab. 2), was auf das Vorhandensein von für Bitumen typischen Graphen bzw. graphitischen Bestandteilen hinweist.

Probe 3. Bei starker Vergrößerung (> 100-fach) erscheinen die auf dieser Probe konservierten Rückstände (Abb. 4A-1) schwarz (Abb. 4B). Das FTIR-Spektrum des Rückstands auf Probe 3 (Abb. 4C) ähnelt dem FTIR-Spektrum des Rückstands auf Probe 1. Wie Probe 1 zeigt das FTIR-Spektrum des Rückstands auf Probe 3 die Banden bei 2920 und 2850 cm−1 (Streckschwingungen ν (C–H) in der CH2–-Gruppe) und die für organisches Bitumen typischen Banden bei 1460 und 1421 cm−1 (Deformationsschwingungen in der CH–-Gruppe) sowie die Banden bei 1670 und 1546 cm −1 bestätigt das Vorhandensein organischer Stoffe im Rückstand. Raman-Spektren von zwei der insgesamt drei analysierten Proben desselben Rückstands (Abb. 4B) zeigen Banden bei 1585 und 1360 cm−1, die den Raman-Peaks G und D entsprechen. Ähnliche Banden, die charakteristisch für die Graphenkomponente sind, was typisch ist zu Bitumen, wurden auch in Probe 2 festgestellt.

Probe 4. Das FTIR-Spektrum (Abb. 5B) des Rückstands auf dieser Probe (Abb. 5A-1) ähnelt den FTIR-Spektren der Rückstände auf den Proben 1 und 3. Im Vergleich zu den Proben 1 und 3 ist das FTIR-Spektrum Probe 4 zeigt die größte Vielfalt an Absorptionsbanden, die für organisches Bitumen typisch sind, einschließlich der Banden bei 2920 und 2850 cm −1 (Schwingungen ν (C–H) in der CH2–-Methylengruppe), kleine Peaks bei 2960 und 2890 cm– 1 (Schwingungen ν (C–H) in der CH3–-Methylgruppe) und die Banden bei 1460 und 1367 cm−1 (Deformationsschwingungen in der CH–-Gruppe). In den Raman-Spektren desselben Rückstands in Probe 4 wurden jedoch keine Absorptionsbanden im Zusammenhang mit organischem Material festgestellt.

Probe 5. Bei starker Vergrößerung (> 100 ×) erscheinen die auf dieser Probe konservierten Rückstände (Abb. 6A-1) schwarz (Abb. 6B). Wie die oben beschriebenen FTIR-Spektren der Rückstände auf den Proben 1, 3 und 4 zeigt das FTIR-Spektrum der Rückstände auf Probe 5 (Abb. 6B) die Banden bei 2920 und 2850 cm–1 (Schwingungen ν (C–H) in CH2– Methylengruppe) und die Banden bei 1460 und 1423 cm−1 (Deformationsschwingungen in der CH– Gruppe), die typisch für organisches Bitumen sind. Wie bei Probe 4 wurden in den Raman-Spektren des Rückstands auf Probe 5 keine Banden im Zusammenhang mit organischem Material festgestellt.

Darüber hinaus zeigt das FTIR-Spektrum der Rückstände auf Probe 5 (Mezmaiskaya-Höhle) eine größere Gesamtzahl an Absorptionsbanden als die FTIR-Spektren der Rückstände auf den Proben 1–4 (Saradj-Chuko-Grotte). Dies weist auf eine größere Vielfalt an anorganischen Verbindungen in den Bitumenrückständen der Probe 5 im Vergleich zu den Bitumenrückständen der Proben 1–4 hin. Raman-Spektren weisen außerdem darauf hin, dass drei der vier analysierten Bitumenrückstände aus der Saradj-Chuko-Grotte Absorptionsbanden im Zusammenhang mit organischen Graphen/Graphit-Verbindungen aufweisen, die in der Bitumenprobe aus Mezmaiskaya fehlen (Tabelle 2). Diese Unterschiede könnten auf unterschiedliche Herkunftsquellen der Bitumen hinweisen, die auf dem lithischen Artefakt aus der Mezmaiskaya-Höhle im Nordwestkaukasus und den vier lithischen Artefakten aus der Saradj-Chuko-Grotte im nördlich-zentralen Kaukasus identifiziert wurden; Die Luftlinie zwischen den beiden MP-Standorten beträgt etwa 250 km. Diese Annahme wird durch die SEM-EDS-Ergebnisse bestätigt.

Wir verwendeten SEM-EDS, um die durch FTIR- und Raman-Spektroskopie erhaltenen Daten zu ergänzen, indem wir die Elementzusammensetzung des archäologischen Rückstands (in unserem Fall Bitumen) und der frischen Bereiche (ohne Rückstand) verglichen, die das Originalmaterial des analysierten Steinartefakts darstellen . Die Molverhältnisse der durch SEM-EDS identifizierten Hauptelemente sind in Tabelle 3 dargestellt. Die SEM-EDS-Analyse zeigt, dass im Gegensatz zu den Bereichen ohne Rückstände alle Bitumenrückstände auf den Proben 1–5 durch den höchsten Kohlenstoffwert (C) und den niedrigsten gekennzeichnet sind Wert von Silizium (Si) und der hohe C/Si-Wert. Diese Ergebnisse weisen auf die unterschiedliche mineralische Zusammensetzung der Rückstände hin, die auf Basis der FTIR- und Raman-Spektroskopie als organisches Bitumen definiert wurden, und des ursprünglichen mineralischen Materials (Feuerstein oder Obsidian) der analysierten lithischen Artefakte.

Am wichtigsten ist, dass sich das Verhältnis der C- und O-Peaks und die Zusammensetzung anderer chemischer Elemente in den Bitumenproben 1–4 aus der Saradj-Chuko-Grotte von denen in der Bitumenprobe 5 aus der Mezmaiskaya-Höhle unterscheiden (Abb. 7). Probe 5 zeigt das Vorhandensein von Br, das in den Proben 1–4 nicht vorkam, aber es fehlen Al, N, Na und K, die in den Proben 1–4 vorhanden waren. Diese Unterschiede in der Elementzusammensetzung bestätigen die Ergebnisse der Raman-Spektroskopie, dass Bitumen, die auf Steinartefakten aus der Mezmaiskaya-Höhle und der Saradj-Chuko-Grotte identifiziert wurden, wahrscheinlich aus verschiedenen Bitumenquellen stammen.

SEM-EDS-Spektren von Bitumenrückständen, die in den Proben 1 (A), 2 (B, C), 3 (D), 4 (E) und 5 (F) identifiziert wurden. Die Proben 1–4 stammen aus der Saradj-Chuko-Grotte und Probe 5 stammt aus der Mezmaiskaya-Höhle.

Zuvor haben wir Ergebnisse von Mikroskop-Gebrauchsverschleißanalysen von 62 Steinwerkzeugen aus Obsidian (52) und Feuerstein (10) aus der MP-Schicht 6B in der Saradj-Chuko-Grotte veröffentlicht28,37,38. Wir haben festgestellt, dass die Werkzeuge bei einer Vielzahl von Aktivitäten verwendet wurden, darunter als Jagdwaffen (Speerspitzen), Fleischmesser zum Schlachten von Jagdbeute, Locher oder Ahlen zur Fellbearbeitung, Schaber an Holz oder Knochen/Geweih und Steinretusche.

Unter den 13 Werkzeugen aus der Saradj-Chuko-Grotte, die wir funktionell als Speerspitzen identifizierten37, wurden die meisten typologisch als konvergente Werkzeuge und konvergente Schaber definiert, eines als Moustérien-Spitze. Die Identifizierung von MP-Jagdspeeren mit Steinspitzen wurde zum ersten Mal im Kaukasus durchgeführt. Diese Werkzeuge wiesen charakteristische DIFs auf, wie z. B. Querbiegebrüche mit kleinen Absplitterungen, und einige wiesen erkennbare Mikroverschleißspuren (Glättung und Abrieb) auf, die durch die Montage der Werkzeugbasis auf einem Holzschaft entstanden waren. Wir haben auch eine häufige ergänzende Verwendung der Werkzeuge als Bulb-Retuscheure definiert (sieben der 13 Teile). Außerdem wurden auf den Oberflächen der Grundteile fast aller Werkzeuge Mikrorückstände einer dunkelbraunen oder schwarzen Substanz, wahrscheinlich Bitumen, gefunden. Eine eindeutige Identifizierung dieser Rückstände als organisches Bitumen ist jedoch erst jetzt auf der Grundlage der in der aktuellen Arbeit vorgelegten Beweise möglich, die unsere bisherige Annahme bestätigen.

Im östlichen Nordkaukasus (Einzugsgebiet des Terek-Flusses) wurde neben der Saradj-Chuko-Grotte die einzige Mikroskop-Gebrauchsverschleißanalyse von fünf MP-Werkzeugen aus den Schichten 12–13, datiert auf die Isotopenstufen 4–5c (50–90 ka), bei Weasel durchgeführt Höhle (Myshtulagty Lagat) wurde bisher veröffentlicht39,40. Die an diesen archäologischen Exemplaren analysierten Mikroverschleißpolituren wurden als Folge des Kontakts mit Fleisch, frischer und trockener Haut, Knochen, Holz sowie dem Heften interpretiert, was darauf hindeutet, dass sie als unterschiedliche Instrumente verwendet wurden, die einer oder zwei Funktionen dienten. Zu den analysierten Werkzeugen gehören der atypische Mouster-Punkt und der Mouster-Punkt. Beide wurden als zweifunktionale Werkzeuge definiert, die zum Schlachten von Beute und zum Hobeln von Holz verwendet wurden, wobei das erste davon in einem Griffmodus verwendet wurde.

Moderne Daten deuten darauf hin, dass die MP-Neandertaler im Nordwestkaukasus (Einzugsgebiet des Kuban-Flusses) kulturell eng mit der Neandertaler-Bevölkerung verwandt waren, die in Ost- und Mitteleuropa die östliche micoquinische Tradition trägt, während die MP-Neandertaler, die im nördlichen Mittel- und Nordeuropa lebten, Ostkaukasus (Einzugsgebiet des Terek-Flusses) waren kulturell ähnlich mit der Neandertaler-Bevölkerung, die die Zagros-Mousteri-Industrie im Kleinen Kaukasus und im Zagros-Gebirge im Iran herstellte27,28,41. Kulturelle Kontakte zwischen den Neandertalergruppen des Ostmicoquiums und des Zagros-Mousterianischen Neandertalers im Nordkaukasus werden auf der Grundlage von Funden von Artefakten aus Obsidian angenommen, die aus der Obsidianquelle Zayukovo (Baksan) im Nord-Zentralkaukasus in der Mezmaiskaya-Höhle stammen, sowie von Funden typischer östlicher Micoquianische Artefakte in der Saradj-Chuko-Grotte42.

Im nordwestlichen Kaukasus ergab die einzige bisher bekannte mikroskopische spurenologische (Gebrauchs-)Untersuchung von 131 MP-Steinartefakten aus der Monasheskaya-Höhle, dass nur 34 Stücke erkennbare Gebrauchsspuren aufwiesen. Die Gebrauchsspuren an diesen Werkzeugen wurden als Folge des Abkratzens oder Durchstechens von Häuten, des Schneidens von Fleisch und Holz sowie des Abkratzens von Holz und Knochen interpretiert, und zwei Stücke wurden als Zwiebelretuschierer definiert. Unter mindestens acht konvergenten Werkzeugen (fünf abgewinkelte Schaber und drei Spitzen) mit erkennbaren Abnutzungsspuren definierte Shchelinsky43 Schaber/Messer für die Fellbearbeitung, Holzbearbeitung und Schlachtung, außerdem wurde ein abgewinkelter Schaber (oder Dèjète-Spitze) definiert als wahrscheinliches Projektil. An diesen Werkzeugen konnten keine Anzeichen von Haft- oder Kleberückständen festgestellt werden.

Für Steinartefakte aus anderen östlichen Micoquia-Stätten im Nordwestkaukasus wurden noch keine mikroskopischen Gebrauchsspurenstudien durchgeführt. In der Mezmaiskaya-Höhle, die einen Referenzstandort im östlichen Micoquia in der Region darstellt, wurden durch eine aktuelle Mikroskop-Verschleißanalyse und FTIR-Spektroskopie Reste von Bitumen und Naturharz an einer Knochenspitze identifiziert, die als Projektilspitze diente, was darauf hindeutet, dass das Werkzeug wahrscheinlich auf einem Schaft montiert war. wahrscheinlich aus Holz gefertigt und mit einem Klebemastix aus einer Mischung aus Bitumen und Harz befestigt44. Die in dieser Arbeit präsentierten Daten bestätigen nicht nur dieses frühere Ergebnis, sondern zeigen auch deutlich, dass die Neandertaler aus dem östlichen Micoquia im Nordwestkaukasus natürliches Bitumen auch zum Heften von Steinwerkzeugen verwendeten.

Im Südkaukasus ist die einzige bisher veröffentlichte Mikroskop-Gebrauchsverschleißstudie von MP-Artefakten die alte Analyse von 12 mousterianischen Obsidianwerkzeugen aus der Eriwan-1-Höhle in Armenien durch SA Semenov45. Semenov stellte fest, dass die Werkzeuge hauptsächlich zur Holz- und Knochenbearbeitung und viel seltener zum Schaben, Schneiden und Durchstechen von Häuten sowie zum Schlachten verwendet wurden. Zu den Werkzeugen gehörten drei längliche Moustérien-Spitzen und zwei Moustérien-Spitzen, von denen eine die Spitze vom „Jerewan-Typ“ mit einer abgestumpften Facettenbasis darstellte. Semenov definierte, dass die meisten Spitzen als Fleischmesser und vereinzelt auch als Ahlen, jedoch nicht als Projektile verwendet wurden. An diesen Werkzeugen wurden keine Hinweise auf Haftschäden festgestellt.

Bis vor kurzem wurden an MP-Standorten im Südkaukasus keine Studien zu lithischen Rückständen durchgeführt. Die einzige kürzlich veröffentlichte Rückstandsanalyse von 12 Obsidianartefakten aus MP-Lagerstätten in der Lusakert-1-Höhle (Armenien)46 konnte keine alten organischen Substanzen identifizieren, außer wahrscheinlichen chemischen Spuren von Proteinen und tierischem Fett unbekannter Herkunft in zwei Proben.

Das Ziel dieser Studie ist die funktionelle Charakterisierung von MP-Werkzeugen aus dem Kaukasus mittels einer umfassenden Gebrauchs- und Rückstandsanalyse auf Basis moderner mikroskopischer und spektroskopischer Methoden, die erstmals in dieser Region durchgeführt wurde. Mithilfe der Stereomikroskopie mit reflektiertem Licht haben wir festgestellt, dass vier der fünf analysierten Werkzeuge (ein Seitenschaber und drei konvergente Schaber) als Fleischmesser verwendet wurden, alle konvergenten Schaber jedoch auch DIFs aufweisen, die darauf hinweisen, dass ihre Spitzen aufgrund des Projektilaufpralls gebrochen waren. Dies deutet darauf hin, dass die konvergenten Schaber ursprünglich als Projektilspitze und sekundär als Fleischmesser verwendet wurden. Ein Werkzeug (Mousterian-Spitze) wurde funktionell als Projektilspitze identifiziert und diente wahrscheinlich als Speerspitze. Außerdem weisen die Sockel aller fünf Werkzeuge diagnostische Haftspuren auf, beispielsweise Holz-/Geweih-Haftpolitur, und weisen außerdem Mikrorückstände einer dunkelbraunen/schwarzen Substanz auf, die vorläufig als Bitumen identifiziert wurde. Die Eigenschaften und die Lage von DHTs und möglichen Bitumenrückständen lassen darauf schließen, dass die Sockel dieser Werkzeuge mit Bitumen befestigt waren, wahrscheinlich in einem hölzernen Stiel oder Schaft.

Darüber hinaus haben wir erstmals die Verwendung von organischem Bitumen zum Befestigen von MP-Werkzeugen im Kaukasus dokumentiert. Das Bitumen wurde identifiziert und seine elementare Zusammensetzung mithilfe von drei komplementären Methoden charakterisiert, darunter FTIR-, Raman- und SEM-EDS-Spektroskopie. Die Kombination dieser Methoden ermöglichte es uns, organische und anorganische Substanzen, die auf den Oberflächen von Artefakten konserviert sind, präzise zu bestimmen und Rückschlüsse auf die Verwendung bitumenbasierter Klebstoffe zum Heften von Steinwerkzeugen durch MP-Neandertaler im Nordkaukasus zu ziehen. Die Ergebnisse stimmen mit den vorherigen Rückstandsanalysen überein, die darauf hindeuteten, dass MP-Hominine Speerspitzen und andere Werkzeuge mit Heften unter Verwendung natürlicher Heftklebstoffe wie Bitumen und Birkenrindenpech herstellten20,23,47,48,49.

Unsere Studie weist eindeutig auf die Verwendung von Bitumen zum Heften von Steinwerkzeugen in mindestens zwei verschiedenen MP-Kulturkontexten hin, die mit den Neandertalern in der Region in Verbindung gebracht werden, dem östlichen Micoquium im Nordwesten des Kaukasus (Mezmaiskaya-Höhle) und dem Zagros Mousterium im nördlichen Zentrum Kaukasus (Saradj-Chuko-Grotte). Darüber hinaus weisen die Raman-Spektroskopie- und SEM-EDS-Daten darauf hin, dass Bitumen, die auf Steinartefakten aus der Mezmaiskaya-Höhle und der Saradj-Chuko-Grotte identifiziert wurden, wahrscheinlich aus zwei verschiedenen Bitumenquellen stammen. Aus methodischer Sicht unterstreicht diese integrierte Funktionsstudie von MP-Steinwerkzeugen (Mousterian) die hohe Zuverlässigkeit der funktionalen Interpretation paläolithischer Steinartefakte, die auf der Integration von Gebrauchsspuren, morphologischen Merkmalen von Steinartefakten und physikalisch-chemischer Charakterisierung basiert von Rückständen und die Verteilungsmuster verschiedener funktioneller Modifikationen und Rückstände auf den analysierten Artefakten.

Wir untersuchten fünf lithische Werkzeuge, die in den Schichten 6A und 6B der Saradj-Chuko-Grotte und in Schicht 2B-3 der Mezmaiskaya-Höhle gefunden wurden (Tabelle 1). Diese Steinartefakte wurden bei modernen Ausgrabungen geborgen und weisen eine gute Erhaltung sowohl der organischen als auch der anorganischen Rückstände auf, die an ihren Oberflächen hafteten, sowie Gebrauchsspuren und Gebrauchsspuren. Alle fünf Artefakte, die für diese Studie verwendet wurden, weisen keine Spuren auf, die darauf hindeuten, dass ihre Oberflächen aufgrund von Prozessen nach der Ablagerung verändert wurden. Die Artefakte sind aufgrund von Bodenpolitur oder anderen natürlichen Veränderungen nach der Ablagerung nicht patiniert oder poliert und ihre Oberflächen sind frisch. Die einzige Ausnahme bildet Probe 5, die an einigen Stellen der Werkzeugoberfläche mit einer Kalzit-Karbonat-Kruste bedeckt ist, die in allen Bereichen, die nicht mit der Kruste bedeckt sind, frisch aussieht.

Die Mezmaiskaya-Höhle liegt 1310 m über dem Meeresspiegel (über dem Meeresspiegel) in einem kleinen Nebenfluss (dem Suchoi-Kurdschips-Fluss) des Kurdschips-Flusses (selbst ein Nebenfluss des Belaja-Flusses, Einzugsgebiet des Kuban-Flusses), im Azisch-Tau-Kamm (Lago- Naki-Hochland), etwa 50 km südlich der Stadt Maikop, im Nordwesten des Kaukasus, Russland (Abb. 1). Die Höhle ist in der etwa 20 m hohen Dolomitkalksteinklippe des Oberjura entstanden und liegt etwa 100 m über dem Pegel des Kurdjips-Flusses. Es ist mehr als 500 m2 groß (15–17 m breit und etwa 35 m lang), am Eingang bis zu 10 m hoch und nach Südwesten ausgerichtet. Im Inneren der Höhle befindet sich eine Kammer mit relativ horizontalem Boden, während in der Nähe des Eingangs die moderne Oberfläche der Höhlenablagerungen außen sanft abfällt. Seit 1987, als L. Golovanova mit den Ausgrabungen auf dem Gelände begann, wurden etwa 80 m2 sorgfältig bis zu einer maximalen Tiefe von 5 m ausgegraben.

Die Mezmaiskaya-Höhle bewahrt eine fein geschichtete Sedimentabfolge aus spätpleistozänen und holozänen Ablagerungen. Die basalen pleistozänen Schichten (4–7) – die nur in einer Testgrube ausgegraben wurden – enthielten kein archäologisches Material. Bisher wurden im Ausgrabungsgebiet sechs holozäne und 20 spätpleistozäne Schichten identifiziert, darunter sieben mittelpaläolithische Schichten (2, 2A, 2B-1, 2B-2, 2B-3, 2B-4 und 3, von oben nach unten). unten) mit ESR-Daten zwischen ca. 70–40 ka BP50,51; sechs jungpaläolithische und zwei epipaläolithische Schichten aus dem Jahr ca. 39–25 kacal BP bzw. 17,5–12,5 kacal BP52; und sechs postpaläolithische Schichten aus dem Holozän.

Die Mezmaiskaya-Höhle ist weithin als Referenzstätte für die spätmittelpaläolithische Micoquian-Besiedlung bekannt27,41,53,54,55,56,57,58, die drei gut erhaltene Neandertaler-Fossilien hervorgebracht hat. Dazu gehört das Skelett eines Neandertaler-Neugeborenen (Mez 1), das 1993 in der ältesten mittelpaläolithischen Schicht 3 entdeckt wurde; ein isolierter bleibender Zahn (Mez 3), der später ebenfalls in Schicht 3 gefunden wurde; und Schädelfragmente eines Neandertaler-Kindes (Mez 2), die 1994 in Schicht 2, der obersten Mittelpaläolithikum-Ebene, gefunden wurden59,60,61,62,63.

Die Saradj-Chuko-Grotte liegt 935–940 m über dem Meeresspiegel im Saradj-Chuko-Fluss (oder Fanduko-Fluss), einem kleinen linken Nebenfluss des Kishpek-Flusses (selbst ein Nebenfluss des Baksan-Flusses, Einzugsgebiet des Terek-Flusses), etwa 20 km entfernt nordwestlich der Stadt Naltschik (Republik Kabardino-Balkarien), in der Elbrusregion im Nord-Zentralkaukasus, Russland (Abb. 1). Die Höhle ist in den sauren Vulkaniten des Pliozäns (Ingimbrite und Tuffsteine) entstanden und liegt etwa 26 m über dem Pegel des Flusses Saradj-Chuko. Es ist mehr als 300 m2 groß (bis zu 22 m breit und etwa 20 m lang), im kuppelartigen Eingang bis zu 6 m hoch und nach Südosten ausgerichtet.

Seit 2016, als E. Doronicheva mit den Ausgrabungen auf dem Gelände begann, wurden in den Jahren 2017–2019 etwa 46 m2 sorgfältig ausgegraben28,64,65. Die stratigraphische Abfolge der Höhle ist etwa 1–1,5 m dick. Die dichte Basalablagerung (Schicht 7) ist eine archäologisch sterile Schicht, die aus Ignimbrit- und Tuffsteinplatten und feinkörnigen Sedimenten besteht. Die darüber liegenden Schichten 6B, 6A und 3 mit optisch stimulierter Lumineszenz (OSL) stammen aus der Zeit zwischen 92 und 41 ka BP und haben über 11.600 Steinartefakte und zahlreiche Tierreste hervorgebracht. Die mittelpaläolithische Sequenz wird von Schicht 2 mit seltenen Artefakten und holozänen Ablagerungen (Schichten 1, 1A–1C) abgedeckt. Die Saradj-Tschuko-Grotte ist eine Referenzbesiedlung des Mittelpaläolithikums, in der die einzige im Nordkaukasus bekannte Moustérien-Obsidianindustrie und die erste dem Zagros Moustérien zugeschriebene laminare Industrie in dieser Region entstanden.

Für die spurenkundliche (Abnutzungs-)Analyse verwendeten wir Auflichtmikroskopie unter Verwendung eines MS-2ZOOM-Stereomikroskops (LOMO, Russland) mit einer Vergrößerung von bis zu 80-fach und eines MSP-2-Stereomikroskops (LOMO, Russland) mit einer Vergrößerung von bis zu 160-fach TOUPCAM-Videookular und MS-12-Digitalkamera. Die Analyse wurde mit den Einrichtungen des ANO Laboratory of Prehistory, St. Petersburg (Russland) durchgeführt. Die Identifizierung und Interpretation von DIFs, DHTs und Gebrauchsspuren auf den analysierten Steinartefakten basiert sowohl auf der spurenkundlichen Methode der Gebrauchsspurenanalyse als auch auf diagnostischen Kriterien, die im Labor für experimentell-traceologische Studien des Instituts für die Analyse von Gebrauchsspuren entwickelt wurden Geschichte der materiellen Kultur der Russischen Akademie der Wissenschaften, St. Petersburg66,67,68,69. Wir wenden auch Kriterien an, die in der wissenschaftlichen Literatur29,30,70,71 definiert sind. Die DIFs, die die potenzielle Verwendung des lithischen Werkzeugs als Spitze eines Verbundprojektils angeben, werden auf der Grundlage der von anderen Forschern entwickelten Kriterien definiert6,8,11,12,13,14,15,72.

Die elementare Zusammensetzung der analysierten archäologischen Rückstände wurde mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit energiedispersiver Spektroskopie (EDS) ermittelt, während ihre chemische Struktur mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Raman-Spektroskopie untersucht wurde. FTIR- und Raman-Spektroskopie sind sich gegenseitig ergänzende Spektroskopiemethoden, die zusammen die umfassendsten Analyseergebnisse zur Identifizierung chemischer Substanzen und Verbindungen liefern. Diese Methoden wurden zur Identifizierung von Bitumen in allen archäologischen Proben unserer Studie verwendet. Die Analysen wurden unter Nutzung der Einrichtungen des gemeinsamen Forschungszentrums „Analytical Center of Deep Oil Processing and Petrochemistry“ am AV Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis (TIPS) der Russischen Akademie der Wissenschaften, Moskau (Russland) durchgeführt.

Die Mikroproben für die FTIR-Spektroskopie wurden mit einer präparativen Nadel aus dunkel gefärbten Substanzen entnommen, die auf den Oberflächen der analysierten Artefakte konserviert waren. FTIR-Spektren wurden mit der Bruker OPUS-Software auf einem Bruker IFS 66 v/s FTIR-Spektrometer mit einem Spektralbereich von 4000–500 cm−1 aufgezeichnet. Raman- und SEM-EDS-Spektroskopie wurden direkt an den Oberflächen archäologischer Proben durchgeführt. Raman-Spektren wurden mit einem konfokalen Raman-Mikroskop Bruker Senterra II im gesamten Spektralbereich mit einer Auflösung von 4 cm-1 aufgenommen. Die Spektren wurden aus verschiedenen Teilen des Untersuchungsgebiets an den analysierten Proben aufgenommen. Die SEM-EDS-Spektroskopie wurde auf einem Desktop-Rasterelektronenmikroskop Phenom XL G2 (Thermo Fisher Scientific) durchgeführt, das mit einem EDS-Spektroskop ausgestattet war, mit einer Beschleunigungsspannung von 15 kV und einem Vakuumdruck von 10 Pa. Die SEM-EDS-Spektren wurden mit dem eingebauten in Elementidentifikationssoftware für die automatisierte Peakanalyse. Um die Zuverlässigkeit der SEM-EDS-Ergebnisse zu erhöhen, wurde die Analyse an 3–4 Punkten und Flächen (ohne Rückstände und mit Rückständen) an jeder archäologischen Probe durchgeführt. Für jede Probe haben wir die Molverhältnisse der wichtigsten chemischen Elemente berechnet, die durch SEM-EDS identifiziert wurden.

Die gute Erhaltung der analysierten Steinartefakte ermöglichte es uns, Gebrauchsspuren und Rückstände auf allen archäologischen Proben zu identifizieren. Verschiedene Artikel konzentrierten sich auf die Charakterisierung und Identifizierung gängiger Materialien, die in verschiedenen Anwendungen vorkommen32,33,34,73,74,75,76 und insbesondere auf die Untersuchung von Rückständen, die auf paläolithischen Steinwerkzeugen erhalten blieben [z. B.9,49,77,78,79, 80,81] legte den methodischen Rahmen für die Untersuchung archäologischer Überreste in unserer Studie fest. Die Absorptionsbanden, die bestimmten Bitumenbändern entsprechen, wurden nach 32,33,34,73,74,75 definiert. Bandzuordnungen für Raman-Peaks wurden basierend auf36 vorgenommen.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Die hier vorgestellte Forschung und das Verfassen des Artikels werden durch das Stipendium der Russian Science Foundation 17-78-20082 finanziert (Projekt: „Mensch-Natur-Interaktion in der Antike im Zentralkaukasus: Dynamik von Umweltveränderungen und technologischen Innovationen sowie Anpassungen von Subsistenzstrategien“ ( 2020-2022)) für das Material aus der Saradj-Chuko-Grotte und das Stipendium der Russian Science Foundation 20-18-00060 (Projekt: „Trends des Kulturprozesses während des Spätpleistozäns im Nordwestkaukasus“) für das Material aus Mezmaiskaya Höhle. Wir möchten zwei anonymen Gutachtern danken, deren Kommentare uns geholfen haben, das Manuskript zu verbessern.

Die hier vorgestellte Forschung und das Verfassen des Artikels werden durch das Stipendium 17–78-20082 der Russian Science Foundation finanziert (Projekt: „Mensch-Natur-Interaktion in der Antike im Zentralkaukasus: Dynamik von Umweltveränderungen und technologischen Innovationen sowie Anpassungen von Subsistenzstrategien“( 2020–2022)) für das Material aus der Saradj-Chuko-Grotte und das Stipendium der Russian Science Foundation 20–18-00060 (Projekt: „Trends des Kulturprozesses während des Spätpleistozäns im Nordwestkaukasus“) für das Material aus Mezmaiskaya Höhle.

ANO-Labor für Vorgeschichte, Liflyandskaya-Straße 6M, St. Petersburg, Russland, 190020

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GN Poplevko

Regionales Heimatmuseum Rostow, Bolshaya Sadovaya Straße 79, Rostow am Don, Russland, 344006

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Konzept und Datenkuration: EVD, LVG, VBD Verschleißmikroskopische Analyse: GNP, EIR Rückstandsanalyse: JVK, SAL, OYR Verfassen von Arbeiten: alle Autoren.

Korrespondenz mit E. V. Doronicheva.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Doronicheva, EV, Golovanova, LV, Kostina, JV et al. Funktionelle Charakterisierung mousterianischer Werkzeuge aus dem Kaukasus mittels umfassender Gebrauchs- und Rückstandsanalyse. Sci Rep 12, 17421 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20612-x

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Eingegangen: 25. April 2022

Angenommen: 15. September 2022

Veröffentlicht: 19. Oktober 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-20612-x

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Funktionelle Charakterisierung mousterianischer Werkzeuge aus dem Kaukasus anhand umfassender Nutzung