Pollen, phytolith, macrofloral, protein, and organic residue

POLLEN, PHYTOLITH, MACROFLORAL, PROTEIN, AND ORGANIC RESIDUE (FTIR) ANALYSES ON SAMPLES FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX,

SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA

By Kathryn Puseman,

Peter Kov?...ik, Chad Yost,

Linda Scott Cummings, and

Melissa K. Logan With assistance from

R.A. Varney

PaleoResearch Institute Golden, Colorado

PaleoResearch Institute Technical Report 12-020

Prepared for SWCA Environmental Consultants

Pasadena, California December 2012

TABLE OF CONTENTS

TABLE OF CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

METHODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Macrofloral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Phytolith Extraction from Brick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Macrofloral Extraction from Brick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Pollen Extraction from Sediment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Phytolith Extraction from Milling Stone, Ground Stone and Steatite Bowl . . . . . . . . . . . 4 Protein Residue Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY (FTIR) REVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Lipids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Esters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Proteins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Carbohydrates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Monosaccharides, Disaccharides, and Oligosaccharides . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Polysaccharides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

ETHNOBOTANIC REVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Potential Edible and Economically Important Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Apiaceae (Parsley Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Arctostaphylos (Manzanita, Kinnikinnick, Bearberry) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Asteraceae (Sunflower Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Anthemis (Chamomile) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Helianthus (Sunflower) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Xanthium (Cocklebur) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Brassicaceae (Mustard Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Brassica (Mustard) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Descurainia (Tansy Mustard) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Cheno-ams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Amaranthus (Amaranth, Pigweed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Chenopodium (Goosefoot, Pigweed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Citrullus lanatus (Watermelon) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Crataegus (Hawthorn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Cucurbita (Squash, Pumpkin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Cyperaceae (Sedge Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Erodium (Storksbill, Filaree) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Fabaceae (Pea or Bean Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Medicago sativa (Alfalfa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Trifolium (Clover) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Ficus carica (Common Fig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Juglandaceae (Walnut Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Juncus (Rush) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

i

Juniperus (Juniper) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Lamiaceae (Mint Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Opuntia (Prickly Pear Cactus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Pinus (Pine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Poaceae (Grass family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Cerealia/Cereal-type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Avena sativa (Oat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Triticum (Wheat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Phragmites (Carrizo reed, Reedgrass, Reed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Zea mays (Corn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Polygonaceae (Buckwheat Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Polygonum (Smartweed, Knotweed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Rumex (Dock, Sorrel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Portulacaceae ( Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Calandrinia (Calandrinia, Redmaids) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Portulaca (Purslane) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Quercus (Oak) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Salicaceae (Willow Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Sambucus (Elderberry) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Sesamum (Sesame) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Solanaceae (Potato Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Datura (Datura, Jimsonweed, Thorn-apple) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Nicotiana (Tobacco) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Physalis (Groundcherry, Tomatillo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Solanum (Nightshade) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Vitis (Grape) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Yucca (Yucca, Spanish bayonet, Soapweed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Probable Weeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Caryophyllaceae (Pink Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Silene (Catchfly, Campion) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Stellaria (Chickweed, Starwort) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Chamaesyce syn. Euphorbia (Sandmat, Spurge) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Cynareae (Thistle Tribe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Eriogonum (False Buckwheat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Malvaceae (Mallow Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Malva (Mallow, Cheeseweed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Poaceae (Grass Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Bromus (Brome, Bromegrass, Chess, Cheat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Leersia oryzoides (Rice cutgrass) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Phalaris (Canarygrass) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Oxalis (Wood sorrel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Phacelia (Phacelia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Scrophulariaceae (Figwort or Snapdragon Family) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Schinus molle (Peruvian Pepper Tree) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Taraxacum (Dandelion) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tribulus terrestris (Puncture-Vine, Caltrop) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Zannichellia palustris (Horned pondweed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

DISCUSSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

ii

Water Complex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Unit 104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Feature 10, Unit 137 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Unit 145, Feature 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Unit 143, Milling Stone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Projectile Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Granary Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Unit 263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Unit 258, Feature 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Unit 161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Unit 267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Feature 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Unit 253 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Brick (Ladrillo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Feature 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Unit 248 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Unit 195 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Unit 189 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Vesicular Basalt Groundstone Bowl Fragment (Sample 06787) . . . . . . 59 Burned Granitic Mano Turned Pestle (Sample 11714) . . . . . . . . . . . . . 60 Chert Biface (Sample 07951) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Unit 268 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Unit 291 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Sample 09211 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 TABLE 1 PROVENIENCE DATA FOR SAMPLES FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . 70 TABLE 2 POLLEN TYPES OBSERVED IN SAMPLES FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 TABLE 3 MACROFLORAL REMAINS FROM UNIT 104 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 TABLE 4 INDEX OF MACROFLORAL REMAINS RECOVERED FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 TABLE 5 SUMMARY OF MACROFLORAL REMAINS RECOVERED FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

iii

TABLE 6 MACROFLORAL REMAINS FROM UNIT 145 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . 107

TABLE 7 LIST OF ANTISERA USED IN TESTING ARTIFACTS FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . 122

TABLE 8 MACROFLORAL REMAINS FROM UNIT 263 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . 124

TABLE 9 MACROFLORAL REMAINS FROM UNIT 258 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . 140

TABLE 10 MACROFLORAL REMAINS FROM UNIT 267 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . 171

TABLE 11 MACROFLORAL REMAINS FROM A BRICK (FEATURE 4) AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

TABLE 12 POSITIVE PROTEIN RESIDUE RESULTS FOR ARTIFACTS FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

TABLE 13 FTIR PEAK SUMMARY TABLE FOR SAMPLES FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . 175

TABLE 14 INDEX OF ORGANIC COMPOUNDS NOTED IN THE SAMPLES FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

TABLE 15 MATCHES SUMMARY TABLE FOR FTIR RESULTS FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . 181

TABLE 16 MACROFLORAL REMAINS FROM UNIT 291 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . 182

FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 FIGURE 1. POLLEN DIAGRAM FOR THE MISSION, SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 FIGURE 2. CHARCOAL TYPES IN SAMPLES FROM UNIT 104 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . 202 FIGURE 3. CHARCOAL TYPES IN SAMPLES FROM UNIT 145 AT THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . 203 FIGURE 4. PHYTOLITH DIAGRAM FOR THE MISSION, SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, CA-LAN-184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 FIGURE 5. MICROGRAPHS OF SELECTED PHYTOLITH AND STARCH GRAINS FROM THE MISSION SAN GABRIEL GARDEN COMPLEX, SITE CA-LAN184H, CALIFORNIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

iv

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