1965年，河北阳原发现了虎头梁遗址，确认泥河湾盆地存在旧石器晚期人类活动 。1972年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的盖培和卫奇在上沙咀地点发现纳玛古菱齿象头骨 。头骨下方有一件用石英岩砾石制成的石核，人工打击痕迹清楚，打击点位于砾石突起的小脊边缘，放射线呈扇形 。他们确认这件石制品是人类有意识打制的产物，时代超过100万年 。泥河湾发现早期石核立刻引起了国内外科学界的极大重视 。古脊椎动物与古人类研究所所长杨钟健亲率裴文中、贾兰坡、孙殿卿、安志敏等实地考察 。
具有划时代意义的考古发现是在1978年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的尤玉柱、汤英俊和李毅，在桑干河南发掘了与泥河湾村相对应的小长梁遗址 。804件石制品产自具有锈黄色条带的砂层里，打制痕迹明显，还出现了使用痕迹，同时出土的动物化石包括鬣狗、古菱齿象、三趾马和三门马，初步判断属于早更新世泥河湾层 。尽管动物化石已经确定了泥河湾层的时代范围，但遗址确切年代一直到21世纪初才得到确认 。
20世纪初，科学家们已经注意到有些岩石记录的磁场方向和所在的地磁场方向相反，建立起了500多万年来地球磁场倒转发生的时间序列 。对于缺少绝对测年材料的沉积物，利用过去磁场方向来确定年代是仅有的选择 。小长梁遗址石器层下方不到6米就是古老基岩，这段地层中没有出现地磁场倒转，难以进一步确定年代 。中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥率领团队向西追索，在西侧1公里找到可以和小长梁遗址完美对比的洞沟剖面 。他们在这里采集到大量的样品，在古生物化石的辅助下，把剖面的磁极性序列与标准地磁极性时间标尺对比，最终获得了石器层位附近地磁场倒转的时间，确认小长梁遗址石器层的年代为距今136万年 。
小长梁是泥河湾也是中国第一个被广泛认可的、有确切年代的早期古人类活动遗址，是东北亚北部确知的最早的人类遗址，为认识早期人类扩散提供了重要线索 。2001年9月，这一成果在英国《自然》杂志发表，被国内外同行迅速接受，也被镌刻在新落成的中华世纪坛青铜甬道上 。
就在小长梁遗址年代正式刊出的同时，卫奇和谢飞等人正在泥河湾发掘马圈沟遗址第三文化层 。这一文化层位于小长梁遗址之下，古地磁学研究揭示，年代为距今166万年 。
泥河湾层中存在多个早期旧石器文化层得到反复确认 。泥河湾不是单一的遗址，而是由数十处旧石器时代遗址构成的遗址群，涵盖了旧石器时代早、中、晚期，记录了早期东方人类文化与技术演变的众多环节，堪称旧石器时代的天然博物馆 。
科学塑造着泥河湾盆地的未来
最新研究发现，史前人类打制石器时可以翻转台面，从而充分利用小块燧石 。在时代相近的东谷坨遗址，史前人类更多地调整和修理台面来获取石片毛坯，体现了对小型石片剥片较强的控制能力，以及石器生产中一定程度的预设与规划 。这与较早的小长梁遗址简单石核石片相比，石器打制技术进步明显 。
退休后，卫奇在东谷坨遗址附近的农家小院里自费建立了“泥河湾猿人观察站” 。多年来，猿人观察站不仅是泥河湾科学考察基地，更是鲜活的旧石器科学史展览室 。在小院里长大的女孩儿贾真秀见惯了来来往往的考古学家 。在发掘现场泡大的她很早就把旧石器考古学家作为职业志向 。现在，她已经如愿开始了旧石器考古研究生涯 。
在泥河湾博物馆，卫奇的等身海报就立在飞梁遗址的展板前 。展板中，7岁的贾真秀穿着一条粉色裙子蹲在遮阳伞下，握着手铲，背对着观众，全神贯注地发掘 。两代考古人的身影就这样交织在一起 。

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