据水洞沟遗址研究院最新测年数据显示，水洞沟遗址部分地点测得了大约4.1万年以前的地层，水洞沟地区或存在属于旧石器中期的人类文化与地层。数据显示，在对水洞沟第2地点T2的下文化层之下的延伸发掘时，测得了大约4.1万年以前的地层，地层中发现少量人工制品；第9地点文化层光释光样品的初步年代测定大致为距今4.25至2.44万年；新近第1地点剖面采集的碳十四测年数据也在距今3.6至4万年。
研究人员还发现了超过4万年的人类活动遗迹和物证。在水洞沟发现的距今约4万年、刻有神秘符号的石核，引起了专业人员的格外关注。这件硅质灰岩石制品，长6.82厘米、宽3.56厘米、厚2.27厘米，其中一面有8条刻痕，多为平行排列，只有两条是相交的，专业人员排除了自然形成和其他动物触及的可能，认定是古人类有意识的行为所致。
考古人员在水洞沟采集到了100多件鸵鸟蛋皮化石碎片，其中54件可以辨出各自的加工阶段。与当时贫乏的物质生活、艰难的生存环境构成了强烈反差，充分说明水洞沟人的审美追求是超越时代的，说明他们不仅具有较高的审美情趣，而且掌握了较高的技能。
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