水洞沟遗址位于宁夏灵武市临河镇，西距银川市19公里，南距灵武市30公里，距河东机场11公里，北与内蒙古鄂尔多斯市相接，占地面积7.8平方公里。

历年发掘

1920年，比利时神父绍特在水洞沟东边的黄土状岩石断崖上，发现了一具披毛犀的头骨和一件很好的石英岩石器。 1923年，法国古生物学家桑志华（E．Licent）和德日进（P．TeilharddeChardin）在宁夏灵武的边沟河流域发现。对水洞沟古人类文化遗址上进行了5个地点的发掘，获得了大量打制石器和少量破碎的动物化石。以后又沿边沟下游1号发掘点至上游红山堡到清水营之间(东西长约28公里的区域内)进行了调查，认为在整个水洞沟盆地的黄土中"埋藏着许多完全一致的旧石器时代制作场遗址。这是由黄土形成期间住在该区域的居民所留下的"。除旧石器外，他们还在水洞沟村的周围及长城外采集了大量的、被他们定为新石器时代的燧石制品和磨光石斧等。 这就是说，在水洞沟文化遗址保护区及至更大范围的水洞沟地区，地下埋藏着面积很大的旧石器时代石器工业制品的制作场。1960年，中国和前苏联组建的中苏古生物考察队对水洞沟遗址进行了一次发掘，出土了约2000件石制品。 1963年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所裴文中先生率领的考察队再次对水洞沟遗址进行了系统发掘。第一次明确了水洞沟遗址"包含了旧石器时代和新石器时代两个不同时代的遗存"。 1980年，宁夏博物馆和原宁夏地质局区域地质队调查队组成联合发掘队，在一次对水洞沟遗址进行了系统发掘。出土了63件动物化石，6700余件石制品，其中仅旧石器时代晚期层位出土的石器有5500余件。经过上述四次系统发掘和研究，国内外学者公认，水洞沟遗址在中国旧石器时代、特别是旧石器时代晚期文化中占有特殊地位，对该地区乃至周围地区以后文化的发展都产生了巨大的影响。有很多专家认为，水洞沟文化是东亚旧石器文化中为数不多的可以和欧洲旧石器文化进行对比的一种文化形态。[1]
重新发掘

以前对水洞沟的发掘和研究存在很大的局限性。4次发掘全部在第1地点的一个局部范围内进行，揭露面积很小，发现的旧石器时代层位只有一个。早期发掘野外方法粗糙，标本获取不全，缺失遗物分布状况和埋藏学资料，没有同步获取年代学和沉积学、环境学样本，出土标本在国内外分散存放，无法进行系统的研究。这样有关遗址的分布范围、年代、地层序列、环境和文化特点等一系列问题没有确切的答案。
为了探明水洞沟遗址的分布范围和周边地区的地质、地层情况，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和宁夏文物考古研究所于去年4—5月和今年4月先后两次在边沟流域开展区域考古调查，新发现了近20处地点，对水洞沟遗址的分布范围和考古价值取得了新的认识。此次发掘是为了解决水洞沟遗址遗留的一些学术问题，弄清新发现的地点与原有地点的关系，同时及时抢救出遗址即将坍塌部位地层中的考古材料。
本次发掘采用了一些当代最新的田野方法和标本观测、记录、处置方式，力求获取完整的科学信息，建立中国旧石器考古田野规范，并采取多学科同步协作的方式，在发掘现场采集地质、地层、年代和环境样品以供多方面的分析和测试。对任何遗迹和遗物都进行编号、记录和采集，对每件标本进行三维坐标和产状测量，对每件石制品单独装袋以防止相互摩擦、碰损。对每个探方、每个水平层的废弃土单独过筛，防止微小标本的丢失和不同单元的标本混乱，并对一些重点探方和部位的废弃土进行浮选，以提取植物种子等材料。在发掘期间及时对标本进行整理，对野外测量数据进行计算机录入和分析。
为保证工作质量，发掘工作全部由考古专业人员承担，探方中不再见到民工的身影。考古队员来自中科院古脊椎动物与古人类研究所、宁夏文物考古研究所、北京大学、吉林大学、厦门大学、郑州大学、中科院地质与地球物理研究所、中科院地球环境研究所、浙江考古研究所和云南考古研究所，专业人员最多时达21人，近一半的成员为作为志愿者参加工作的来自大学考古专业的研究生和本科生。
本次的发掘重点选择在水洞沟第2地点，以便与第1地点进行地层对比，并建立水洞沟遗址的完整地层剖面。此外，为对遗址区有更全面的了解并探明新发现地点的科研价值，在第7、8地点也进行了小规模的试掘。
第2地点位于第1地点南侧，与后者隔岸相对。地表出露丰富的石制品和动物化石，在剖面上可见到厚层的用火烧烤面和灰烬。根据地貌情况开辟两个发掘区。第1发掘区位于紧靠遗址西侧崖壁处，于地表开1×1米探方40个。随着发掘深度的增加（总深度近20米），因地貌的改变和安全隐患的增加，在东部留出两层台阶并将发掘区域向西侧崖壁处延伸，实际发掘面积不足20平方米。发掘表明该地点在厚层河漫滩相粉细砂层下有5个含文化遗物的层位（L8、9、10、11、13），在对第Ⅰ文化层的局部清理中发现丰富的石制品。在其下的文化层中发现少量石器标本和灰烬。对整个剖面进行了磁化率测试和系统的取样，以供光释光测年、孢粉分析、粒度分析、磁化率分析、微结构分析等，从而建立遗址的时代框架，复原古人类生存的环境背景，探讨遗址形成的各种营力和过程。　第2发掘区位于第1区的北侧，二者相距10米，地层连续。在紧靠崖壁处按正南正北方向布1×1米的探方16个，另外清理不完整的探方4个。发掘面积18平方米。本年度主要清理第Ⅰ文化层，厚度约12厘米，石制品密集分布。在清理崖壁剖面时对第Ⅱ文化层进行了局部发掘，出土丰富的石制品和用骨片和鸵鸟蛋壳制作的精美的环状装饰品，并发现大量的灰烬和厚约5厘米的棕红色烧土面。在对废弃土的浮选中获取一些植物种子标本。对第2地点的发掘共获得石制品2664件，环状装饰品6枚，另有少量动物化石碎片（块）。
第7地点位于第1地点110°方向（边沟上游）300米处，发掘面积25平方米。文化层在厚层河漫滩相粉细砂层之下，厚约50厘米，出土标本2006件，绝大多数为石制品，少量为动物化石碎片（块）。从地层和文化遗物判断，第7地点的文化层位应早于第2地点的第Ⅱ文化层。
第8地点位于第1地点120°方向（边沟上游）2000米处。发掘面积16平方米。在经剥蚀的粉细砂层20厘米下即为文化层，层厚40厘米，出土标本801件。除8枚用骨片和鸵鸟蛋皮制成的环状装饰品外，其他为石制品。此外还清理出灰烬等用火遗迹。该地点只有1个文化层，从装饰品的特征看，第8地点的文化层应与第2地点的第Ⅱ文化层相对应。
发掘期间根据遗址文管所工作人员提供的线索，发掘队在遗址西部的第4地点清理出一具近于完整的人类头骨，下颌骨缺失。对地点的清理表明此人类头骨出土部位为一处被破坏并于近期坍塌的窑洞。从头骨的埋藏状况、表面特征和没有其他部位的人类骨骼伴生等现象判断，此地点并非人类头骨的原始埋藏地，不能排除其属于旧石器时代的可能性。如果其年代与水洞沟文化同期，对探索特色鲜明的水洞沟工业的来源和晚更新世东西向、南北向人类群体的迁徙和融合，具有重大的意义。[2]
6考古新发现
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中科院古脊椎动物与古人类研究所高星课题组，近期在灵武水洞沟遗址第2地点考古发现用火迹象11处、出土石制品11648件。挖掘材料基本显示了中国北方石片石器工业的特征，考古发掘报告日前发表在《人类学学报》上。
水洞沟遗址第2地点是水洞沟遗址群中的一个重要地点，该地点发现于1923年，是法国古生物学家桑志华与德日进命名的水洞沟遗址5个地点之一，但当时并未进行发掘，其文化面貌不详。自2003年以来，高星课题组在水洞沟遗址第2地点进行了多次发掘，揭露面积约100平方米，发现7个文化层。碳同位素及光释光测年数据表明，主要文化层年龄集中在距今4万至2万年之间。水洞沟遗址第2地点的11处用火，分布于第1至第4文化层中，为原地平面堆烧。用火痕迹周围与内部分布有大量的石制品与动物化石，尤其是动物化石的分布与用火痕迹的关系密切，研究人员推测应该属于有控制用火。除了发现丰富的用火遗迹、大量的石制品和动物化石外，研究人员还发现了用鸵鸟蛋壳制作的串珠装饰品70余件以及磨制骨针等文化遗物。[3]