تپه توله‌ای، واقع‌در شمال خوزستان، یکی از محوطه‌های مهم دورۀ نوسنگی دشت شوشان است که براساس مطالعات پیشین در فاصلۀ حدود ۶۲۰۰ تا ۵۹۰۰پ.م. تاریخ‌گذاری شده است. این محوطه به‌عنوان یک استقرار فصلی یا اردوگاه کوچ‌روان با گاهنگاری نسبتاً کوتاه شناخته می‌شود؛ اما از نظر تنوع مواد فرهنگی، به‌ویژه سفال، بسیار غنی است. مجموعه سفال‌های به‌دست‌آمده شامل سفال‌های گونۀ جعفر منقوش و ساده، و نیز سفال‌های سفید و قرمز با نقوش متنوع است که ازنظر سبکی با محوطه‌های هم‌عصر در بین‌النهرین و جنوب‌غرب ایران شباهت دارند. باوجود اهمیت این محوطه در مطالعات نوسنگی و کوچ‌روی، تاکنون پژوهش جامعی دربارۀ ترکیب مواد، فناوری ساخت و منشأ احتمالی سفال‌های آن انجام نشده بود. پژوهش حاضر با رویکردی میان‌رشته‌ای به مطالعۀ ۴۱ نمونه سفال از تپه توله‌ای پرداخته و از سه روش تحلیلی مکمل شامل طیف‌سنجی نوری مرئی (Visible Spectrometry) برای سنجش رنگ، طیف‌سنجی فلورسانس اشعۀ ایکس قابل‌حمل (pXRF) برای تعیین ترکیب عنصری و پراش اشعۀ ایکس (XRD) برای شناسایی فازهای کانی‌شناسی و تخمین دمای پخت استفاده کرده است. نتایج نشان می‌دهد که بدنه‌های نخودی بیشترین میزان کلسیم (CaO) را دارند، درحالی‌که بدنه‌های قرمز از غلظت بالاتری از آهن (Fe₂O₃) و آلومینیم (Al₂O₃) برخوردارند؛ هم‌چنین منگنز (MnO)  عامل اصلی ایجاد رنگ قهوه‌ای در نقوش سفال‌ها تشخیص داده شد. داده‌های XRD حضور کانی‌هایی مانند پیروکسن و فلوگوپیت را نشان می‌دهد که بیانگر دمای پخت حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ درجۀ سانتی‌گراد است، درحالی‌که وجود کلسیت در برخی نمونه‌ها نشان می‌دهد دمای پخت از ۸۰۰ درجۀ سانتی‌گراد فراتر نرفته است. این نتایج حاکی از دانش فنی قابل‌توجه سفالگران در کنترل دما و انتخاب مواد اولیه است. هم‌چنین مقایسۀ دو روش رنگ‌سنجی نشان‌داد که طیف‌سنجی بازتابی در تفکیک طیف‌های رنگی نزدیک، به‌ویژه میان رنگ‌های نخودی و قهوه‌ای روشن، دقت بیشتری داشته و می‌تواند به‌عنوان روشی مکمل در مطالعات سفال‌شناسی به‌کار رود.