據水洞溝遺址研究院最新測年數據顯示，水洞溝遺址部分地點測得了大約4.1萬年以前的地層，水洞溝地區或存在屬于舊石器中期的人類文化與地層。數據顯示，在對水洞溝第2地點T2的下文化層之下的延伸發掘時，測得了大約4.1萬年以前的地層，地層中發現少量人工制品；第9地點文化層光釋光樣品的初步年代測定大致為距今4.25至2.44萬年；新近第1地點剖面采集的碳十四測年數據也在距今3.6至4萬年。
研究人員還發現了超過4萬年的人類活動遺跡和物證。在水洞溝發現的距今約4萬年、刻有神秘符號的石核，引起了專業人員的格外關注。這件硅質灰巖石制品，長6.82厘米、寬3.56厘米、厚2.27厘米，其中一面有8條刻痕，多為平行排列，只有兩條是相交的，專業人員排除了自然形成和其他動物觸及的可能，認定是古人類有意識的行為所致。
考古人員在水洞溝采集到了100多件鴕鳥蛋皮化石碎片，其中54件可以辨出各自的加工階段。與當時貧乏的物質生活、艱難的生存環境構成了強烈反差，充分說明水洞溝人的審美追求是超越時代的，說明他們不僅具有較高的審美情趣，而且掌握了較高的技能。
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