This informal paper was prepared to satisfy requirements of the Preservation Archaeology Field School at Mule Creek, New Mexico, under the supervision of Archaeology Southwest and the University of Arizona. Experimental work detailed here was performed in June and July, 2013. 

 DO NOT CITE WITHOUT PERMISSION OF THE AUTHOR 

 David Loome, Northern Arizona University 

david.loome@gmail.com                               

Mule Creek Obsidian: An Experimental Analysis  

Introduction  Using an experimental approach, this project seeks to describe both quantitative and qualitative characteristics of Mule Creek obsidian as a raw material for flaked stone implements. Quantitative factors include average mass of raw unworked nodules, typical number of projectile points or tools resulting from the reduction of a single obsidian nodule, ratio of formal tool weight to their original raw material by mass, inferred recovery in archaeological excavation / screening, and range of variability among these factors.  Qualitative factors include flaking characteristics, relative ease of reduction, variability in flaking quality, and identifying possible selective traits used by precontact people for initial collection.  Overview of Mule Creek Obsidian  Like other obsidians, the Mule Creek material is a volcanic rock associated with extrusive igneous activity in which felsic or rhyolitic lava cools rapidly on Earth’s surface, inhibiting crystalline growth and encouraging a high degree of polymerization within the matrix. Comprised of approximately 70% Si02, obsidian is in essence a naturally occurring glass exhibiting conchoidal fracture and so is conducive to reduction into flaked stone projectile points, cutting and scraping implements, and other tools.  The Mule Creek source is located in the upper watershed of Mule Creek in Western New Mexico. The source consists of a large perlite structure with remnant marakenite obsidian nodules occurring in high abundance and which are widely distributed along the Mule Creek watershed. The obsidian source is one of at least four chemically distinct regional obsidian sources which were extensively used and traded by precontact people including Salado culture, and have been identified and described at length by Shackley (2005) and others.  Methodology  15 nodules were randomly selected from both the obsidian source and from along the Mule Creek drainage in the vicinity of NM Highway 78.  The nodules were individually weighed and reduced into projectile points by the author. After reduction, all material was collected and weighed to ensure maximum capture. Debitage was collected, screened at two mesh sizes (1/4” and ⅛”), with captured weight measurements recorded at both levels. Projectile points were included in weight measurements to approximate field screening of archaeological material, and were also counted and weighed separately from debitage. 

 Reduction tools included one elk antler percussor, two elk antler tines for pressure flaking, a sandstone abrader, a sandstone hammerstone, a leather hand pad, and a basalt hammerstone and granite slab. The latter two items were used for bipolar flaking.  Potential Methodological Issues and Complications  It is recognized that these experimental results are primarily the work of a single flintknapper, the author. (Another knapper, Danny Welch, reduced 2 of the 15 nodules) so the comparative value of experimental to archaeological lithic material is necessarily limited. Among individual knappers exist variations in reduction style, tool type and use, patience and motivation to use raw lithic material to its maximum potential, skill level, and unique experience or knowledge of specific raw materials and strategies for their reduction. The relatively small sample size that time allowed, and the presence of essentially one flintknapper would fail to perfectly reflect the reduction of Mule Creek obsidian by personally, culturally, and regionally diverse precontact people.  Certain metrics of analysis may not be of particular value in describing the cultural behavior of lithic reduction. In particular, the ratio of projectile points by mass to the size of the original nodule as a measure of efficient use is problematic. For example, highly refined, well made projectile points would tend to be lesser in mass than expedient tools which are not fully bifacially flaked or thinned.  Quantitative Experimental Results  A full attribute analysis of projectile points and debitage was not performed due to time constraints. However, in general morphology, experimental debitage was indistinguishable from archaeologically recovered material. No obviously noticeable difference in the proportions of flake attribute, cortex or other factors were noted between samples of experimental and archaeological debitage. As there is no diagnostic projectile point type for Salado culture or other groups utilizing Mule Creek obsidian, experimentally manufactured projectile points were intended to reflect the morphological diversity of authentic projectile points collected from the Fornholt and Gamalstad sites in recent years by Mule Creek field school students. In dimension, manufacture, and morphology, experimental points were highly consistent with archaeologically recovered points.  Among 15 nodules, an average raw mass of 57.6 grams was found, with a range of 92.6 grams, owing primarily to a single, unusually large 121.2 gram nodule. Minimum nodule weight was 28.6 grams.  After initial reduction, average capture of all material by mass was 97.16% with a range of 4.28%.  

Recovery in ¼” screen mesh averaged 69.7% with a range of 22.8%, a high of 82.1% and a low of 63.4%. Recovery in ⅛” mesh averaged 86.7% with a range of 12.7%, a high of 92.7% and a low of 80.1%.  After reduction of each nodule, an average of 3.21% of original nodule weight consisted of projectile points, with a high of 8.11% and a low of 0.0%. The mean and median of projectile points produced per nodule was 2, with a bimodal result of 1 and 2.  Qualitative Experimental Results  In qualitative terms, a high degree of variability in flaking quality and predictability was noted. Among the nodules, force required for initial fracture was especially variable. Bipolar flaking methods were required for 11 of the 15 nodules. Relative brittleness of the material was also variable, with some nodules producing a very high to complete percentage of unusable angular shatter upon initial fracture.  Experimental points produced from Mule Creek obsidian were functional and consistent with authentic points in morphology, including the frequent presence of expedient characteristics. These included lack of full surface flaking, inconsistent thinning and asymmetry. This is consistent with Andrefsy’s prediction of primarily informal tools being produced from an abundant, but low quality lithic source (Andrefsky 1998).  Two possible selective traits were identified from experimentation. Mule Creek obsidian varies in opacity from opaque black to highly translucent, and translucent material was perceived by both flintknappers to exhibit superior flaking quality and predictability. As this attribute was noted later in the process of reducing the 15 experimental nodules, no specific metric or measurement for this trait was included in the study. Future research could determine the level and frequency of translucent obsidian from the source and compare it to that of archaeologically recovered material, to potentially determine if precontact populations were selecting for this trait in their lithic material.  Certain Mule Creek obsidian nodules were described by both flintknappers as “explosive” or “tight”, being extremely brittle and even fracturing spontaneously on occasion. This attribute has also been noted by Steven Shackley (personal communication 2013). This characteristic was associated with naturally occurring microflaking of surface cortex, resulting in a chattery surface texture and possibly caused by the presence of unrelieved stresses within the obsidian matrix. These nodules produced high to complete amounts of unusable angular shatter and exhibited extreme levels of unpredictability in flaking. Like opacity, cortex characteristics are another potential selective trait which could be confirmed in archaeologically recovered lithic material.    

Conclusions and Future Research  Nodules of Mule Creek obsidian are somewhat variable in size, though this is mostly due to the occasional presence of large outliers. Nodule size appears to be greater at the source, possibly due to the lesser energy required to transport smaller nodules downstream, though no specific measurement of this anecdotal observation are included here.  In screening, ⅛” mesh captures significantly more material than ¼” mesh, and yields more consistent results.  Two projectile points per nodule could represent an expected yield from one nodule of Mule Creek obsidian, though motivation of a knapper to maximize use of material would probably effect on this number. I suspect that proximity to a lithic source would play a key role in this metric.  Mule Creek obsidian, though abundant, varies greatly in its flaking quality and characteristics. Possibly as a result of this, a small percentage of Mule Creek obsidian debitage was ultimately formed into flaked stone implements in the experimental sample. A more robust attribute analysis of experimental debitage could better determine how closely it approximates prehistoric lithic material, and thus, how valuable experimental data and the inferences made from it actually are.  Future research might include larger sample sizes among multiple flintknappers and more metrics of analysis including changes or improvement in reduction as a result of experience. At least two possible selective traits of raw lithic material were identified in this experiment, the presence of both being potentially identifiable in the archaeological record by future researchers.                  

FIGURES  

 

 Originally, 20 nodules were selected for reduction, but due to time constraints, only 15 were actually used. Samples were entered into the spreadsheet above as they were used, explaining the non­chronological sequence and sample numbers exceeding 15 in the left column. Red and green numerals indicate high and low ends of the range respectively.   

 IMAGES  

  At the source of the Mule Creek material, a perlite structure containing obsidian nodules. Pen for scale.  

  Experimental (left) and archaeological debitage (right), both screened through ¼” mesh. Scale is in CM.  

  Several archaeologically recovered points from the Fornholt and Gamalstad sites adjacent to Mule Creek. Scale is in CM.  

 A sample of experimentally produced projectile points. Scale is in CM.   

 The author reducing an obsidian nodule using a bipolar flaking technique.    

 Tools used in experimental reduction. Anvil stone used for bipolar flaking is not pictured. Scale is in CM.    

   THE FOLLOWING IMAGES ARE ALL OF SAMPLE 11.  

  Unscreened product of the reduction of one nodule of Mule Creek obsidian.  

  The same sample, after being passed through ⅛” mesh. 

 

  The same sample after being passed through ¼” mesh.    

  Material sub ­ ⅛” in size, not captured at either mesh size.   

 Literature Cited  Andrefsky, William 

1998 Lithics Macroscopic Approaches to Analysis. Cambridge University Press,      New York. 

 Shackley, Steven. 2005 Obsidian: Geology and Archaeology in the North American 

Southwest. University of Arizona Press, Tucson, AZ.