1924年，英国学者巴尔博最早研究泥河湾盆地，把这里的湖相沉积称为“泥河湾层”。1930年，德日进和皮孚陀研究泥河湾层中发现的哺乳动物化石，称其为“泥河湾动物群”，并与欧洲维拉弗朗动物群对比。1940年，杨钟健研究中国北方地文期时，提出“泥河湾期”，被学者广泛接受。1948年，第18届国际地质大会，建议将欧洲维拉弗朗动物群及地层定为早更新世标准动物群及标准地层。1954年，纪念北京猿人化石发现25周年大会上，我国学者一致同意将泥河湾层与欧洲维拉弗朗层对比，确定泥河湾层作为我国早更新世标准地层，这一结论被国内外学者所接受。此后，除北京大学在大同西坪设立地貌教学实习站外，很少有人到泥河湾盆地开展新的调查与研究。70年代初，这一局面终于被打破了。首先是盖培和卫奇，1972年6月在泥河湾盆地考察时，在泥河湾村以西的上沙咀村早更新世湖相地层中发现旧石器。这一重要发现引起史前考古学界的轰动，杨钟健、裴文中、贾兰坡、孙殿卿、安志敏等著名学者纷纷到这里考察。我也随老专家来此考察，大家发现旧石器的层位是粗砂细砾层，又紧靠桑干河阶地的后缘，讨论时认为应是晚更新世的旧石器，其时代不属于早更新世，我当时也持此观点。这个发现虽然不如原来预想的那样重要，但却激发了有关学者研究泥河湾盆地的极大兴趣，许多学者先后到泥河湾盆地进行调查，不断有新的发现和认识。其中主要有：1972年盖培、卫奇发现虎头梁遗址；1973年黄万波、汤英俊等第一次较全面地调查泥河湾盆地新生代地层，发现泥河湾层之下发育三趾马红土，泥河湾层之上发育红色土和黄土堆积；1974年贾兰坡、卫奇发现许家窑遗址；1978年汤英俊、尤玉柱、李毅等发现小长梁遗址。这些发现与研究使泥河湾盆地研究从地层、哺乳动物化石研究转入古人类和史前考古研究阶段，泥河湾盆地的科学内涵得到进一步的深化。还应提到，2011年卫奇带我再次考察上沙咀剖面，他认为1972年发现旧石器的地层为泥河湾层，并非阶地沉积。我观察和追索后，发现他的说法是有根据的，有可能当年大家对泥河湾层的认识不深，判断有误，有待进一步深入调查研究。
20世纪70年代初期，在研究所我有幸参加了山东地震地质调查和海南岛地区海岸与浅海研究。这时我特别关注古脊椎动物与古人类研究所同行在泥河湾盆地研究的新进展与新发现，很想有机会重返泥河湾盆地，这个机会终于到来了。
在二十世纪五六十年代，中科院地质研究所第四纪地质研究室力量雄厚，在刘东生先生领导下，研究成果丰富。20世纪60年代中期，贵阳地球化学研究所成立，刘东生先生带领研究室主要力量去了贵阳，留下的人员以丁国瑜先生为主任，保留了第四纪研究室。20世纪60年代我国北方地震频发，国家强调加强地震预报研究，成立了国家地震局，丁国瑜先生调往地震局担任领导。地质所也以地震地质研究为重点，并且酝酿从事地震地质工作的研究人员分出去成立国家地震局地质研究所，因此面临再次分所的形势。这个局面使第四纪研究室的人员分散，研究室已不复存在。研究所领导把原来第四纪研究室的几个地质人员集中起来成立了第四纪研究组，我也包括在内，吴子荣先生任组长。吴子荣召集研究组成员开会，讨论今后研究方向和研究地区，我建议开展泥河湾盆地研究，以第四纪地层作为主要研究方向，这个意见得到大家认可。于是，从1977年开始，我重返泥河湾盆地，开展一直向往的泥河湾盆地研究。
学者们在应用“泥河湾盆地”一词时，对它的范围理解往往是不同的。狭义的“泥河湾盆地”仅指东起石匣里，西至阳原东井集以西的梨益沟。广义的“泥河湾盆地”则要向西延伸至山西朔县，这是泥河湾古湖最大时的范围。实际上沿山西汾河有一条大致南北向的盆地，称为“山西地堑系”，它向北延伸至大同，然后折向东北，经阳原、宣化、怀来至延庆。在具体讨论某一段的地质地貌问题时，则经常给盆地冠以地区的名字，如延庆盆地、怀来盆地、宣化盆地、大同盆地、太原盆地等。20世纪70年代我们重点研究泥河湾盆地时，实际上包括了从大同盆地至延庆盆地的广大范围。我们以阳原盆地为主，还涉及东西两边的盆地。
那时，地质研究所为野外工作提供了很好的设备，野外用车是212吉普车，驾驶室后面是可以相对而坐两条长椅，至少可坐6人。早上7点从研究所出发，一路上不断有汽车、马车、自行车、行人等，路面有时坑坑洼洼，路况十分复杂，汽车行驶比现在的高速公路慢得多。一般中午在下花园或宣化吃中午饭，饭后继续赶路，路面更加恶劣，又有许多拉煤的卡车，行驶更加缓慢，下午5点左右可到达化稍营。化稍营是个镇，有一个招待所，我们每次来几乎都住在这里，它成为了我们泥河湾盆地考察的根据地。
这个阶段我们还联合了国家地震局地质研究所、中科院古脊椎动物与古人类研究所、北京师范大学、中科院南京地质古生物研究所的同行一起开展泥河湾盆地考察。此外，来此工作的还有地矿部天津地质矿产研究所、中国地质科学研究院地质力学研究所、同济大学等单位的科技人员。不同专业的人员应用各种新的研究手段和方法研究泥河湾层，新的发现、新的认识不断涌现，一时间，泥河湾盆地出现了前所未有的研究高潮。
这期间泥河湾盘地研究有新的进展，也有新发现，如发现了小长梁遗址、东窑子头泥河湾层中的有孔虫化石，对泥河湾层的古地磁、软体动物、孢粉等研究也有新的深入。我们的工作集中于新生代地层，在延庆-怀来盆地发现泥河湾湖相地层可延续到中更新世，甚至在晚更新世地层中也发现有局部的湖相沉积。通过化稍营一带的调查工作，吴子荣先生将化稍营-北水泉一带的典型泥河湾地层划分为三个层段：第一层段为夹砂砾层棕红色粘土，时代为早更新世初。第二层段为灰绿色粘土、亚粘土，时代为早更新世。第三层段为灰黄色亚粘土、细粉砂，时代为中更新世。这些研究结果为以后更深入的研究打下了基础。
1979年，刘东生先生从贵阳地化研究所调回中科院地质研究所，当年他组织了中国第四纪研究委员会第三次全国学术会议，让我负责筹备地质旅行。因为当年我国第四纪研究工作以泥河湾盆地最为集中，成果也最为突出，于是便选择泥河湾盆地作为地质旅行的地点。参加地质旅行的学者很多，大家考查了下沙沟剖面、小长梁遗址以及大黑沟剖面，开展了充分的学术交流。尤其在考察红崖剖面时，周慕林先生讲解了他对剖面的观察，认为有冰川沉积。一些学者发表了不同见解，争论十分激烈。但大家都是抱着百家争鸣的精神开展学术讨论，不仅不会影响彼此的关系，还提高了大家对这些学术问题的认识。现在，很少看到老专家和年轻人面对面如此深入的学术争论，这是很不正常的现象，不仅阻碍学术发展，更不利于年轻人创新，学术地位较高的老专家尤其应当引导和带头实践这样的学风。
参加泥河湾地质旅行的学者，体会到泥河湾盆地对我国第四纪研究的重要性，纷纷提出一些新的问题和进一步研究的建议。需要解决的问题有：古泥河湾湖范围有多大？与海洋是否相连？有没有海水进入泥河湾湖中？哪一个是可以代表泥河湾层的标准剖面？总之，当时的问题主要集中于第四纪地层和环境，虽然有一些新的旧石器地点被发现，但很少有人从古人类起源和演化角度考虑问题。然而从此以后，到泥河湾盆地开展研究的学者更多了，我们也准备针对重点问题，把研究工作推向深入，这时研究方向又出现重大转折。
刘东生先生二十世纪五六十年代重点研究黄土高原的黄土，已经取得重要进展，至20世纪60年代中期已经出版了3本专著。他深深了解黄土研究的重要性，而且已经确定为主攻的方向，黄土研究始终是他念念不忘的大事。20世纪70年代末他重回地质所，自然首先考虑如何恢复黄土高原的黄土研究。刘东生先生恢复了第四纪研究室，并确定仍以黄土作为主攻的研究方向，这样一来，我们原来的泥河湾盆地研究只能中断，全力投入到黄土研究中。本来我对泥河湾盆地的研究已不抱任何幻想了，可没有想到五年后又一次机会悄悄到来了。
20世纪80年代以前，中国科学院每年把经费下拨到各个研究所，研究所的各研究室向科研处申报当年的科研题目和费用，老专家提出的较大研究课题可以到院部申请经费。20世纪80年代初，研究范围扩展广泛，所需经费增多，各研究所的科研处不能胜任决定科研项目的工作和经费支持，于是国家决定成立自然科学基金委员会，研究人员可以自己提出研究课题向基金委员会申请经费。1985年，我第一次申请自然科学基金，课题名称是：“中国第四系下界限层型剖面”。当时处于自然科学基金执行的初期阶段，申请者较少，评审工作由几个知名专家负责。一天，刘东生先生对我说：“你的自然科学基金申请，我已和王鸿帧先生讨论过了，准备批准你的申请。”我非常感谢刘先生，在他的支持下，我终于又可以继续开展泥河湾盆地的研究了。
我的自然科学基金课题除中科院地质所第四纪研究室的人员外，还有北京师范大学和地质矿产部天津地质矿产研究所的王强等参加。基金委支持的课题经费，由课题负责人支配，我可以根据需要安排各项研究任务。我们进行了比较详细的野外调查，首先要找到湖心地区保存较完全的湖相沉积剖面。20世纪20年代德日进发掘化石的剖面是下沙沟，但剖面主要由湖滨相的砂层组成，顶部湖相沉积又被侵蚀，不适于作为层型剖面。后来发现桑干河南岸，从郝家台至大田洼一带，湖相沉积被抬升形成100多米高的台地，泥河湾层出露很好。河边的小渡口村新修了一条通往台地顶部郝家台村的公路，路边挖出的剖面从上至下完好地出露了全部泥河湾层。这里地层完整而连续，又接近湖心地区，选择测定层型剖面，非常理想。另外，由于台地的抬升，使泥河湾湖相地层向北掀斜，越往南剖面底部越会出露较老的地层，因此也越有可能找到第四系与上新统的界线。于是我们选择这里，沿公路开挖的剖面采集古地磁样品和孢粉样品。在剖面的最底部，我们看到了含蚌壳化石的灰黑色粘土，在红崖和城墙剖面，这层已属于上新统地层。我的硕士研究生田文来全程参加了采样工作，然后他把切好的古地磁样品拿到中科院地球物理研究所的古地磁实验室，在朱日祥指导下进行测定。这条路边剖面所经的山坡叫大道坡，我们便称它为“大道坡”剖面。剖面厚149米，经过古地磁测定，发现布容与松山的界线位于剖面顶部以下33米处，松山与高斯的界线在深133米处，界限以下的16米地层应当属上新统地层。此外，我们还把孢粉样品送到国家地震局地质研究所，请严富华分析孢粉，也获得了很好的结果。根据古地磁和孢粉分析结果，我们把泥河湾湖相地层划分为三段：最下面16米划为Ⅰ段，属上新统；其上古地磁松山期的地层划为Ⅱ段，属早更新世；以上的湖相沉积古地磁为布容期，地层划为Ⅲ段，属中更新世。1996年2月，我和朱日祥等把上述研究结果发表于《中国科学》杂志，引起了有关同行的关注。不过，后来朱日祥等在泥河湾盆地的古地磁地层学研究中发现，当时对大道坡剖面古地磁测定结果的解释可能有误，看来底部尚未达到松山期，还需今后进一步研究。
从20世纪70年代至90年代，随着泥河湾盆地调查的深入，新的旧石器地点和哺乳动物化石地点不断被发现，它们的时代从早更新世到晚更新世，构成了古环境和古文化发展演化的连续序列，研究两者之间的关系成为可能。于是我和古脊椎动物与古人类研究所的汤英俊、陈万勇等又联合申请了名称为“泥河湾晚新生代环境演变与旧石器文化发展的综合研究”的自然科学基金课题，申请得到了批准，我们的研究开始关注我国古人类文化发展问题。
这个研究阶段，获得的环境变化与古人类遗迹资料，使我们可以清楚地认识到，古人类在泥河湾地区活动时期，也正是全球气候温暖、湖泊扩展、植被繁茂和各种动物繁盛的时期。这是很容易理解的，当时古人类生产力水平低下，靠狩猎和采集为生，对自然条件的依赖性非常强。人类文明的发展，可以看成是人类通过发展生产力，不断提高适应自然环境能力的过程。
在这个课题研究过程中，1999年陈万勇等发表了1990年在蔚县东窑子头大南沟剖面底部河湖相沉积中发现的一块旧石器的研究结果，他们认为其时代接近距今300万年。这个研究结果的发表招来批评与争议，有人认为不可能有这个时期的旧石器，甚至有人怀疑旧石器是在地表拣的。我认为陈万勇作为古脊椎动物与古人类研究所的研究人员，还不至于如此作假，把地表捡拾的旧石器作为重要考古发现发表。至于是否为第四纪前的古人类打制的石器，可以怀疑和讨论，但作者敢于发表他的研究结果，也是应该鼓励的。卫奇和黄万波都曾跟我谈起，他们在泥河湾盆地考察中，都在第四纪前的地层中发现过疑似人工打制的石块，认为这是重要的科学探索目标。我很同意他们的意见，只要有古人类，他们打制过的石块就应当是旧石器，只是我们是否认识的问题。现在国外人类起源与演化研究早已把人类的出现推至第四纪以前，发现第四纪前古人类使用的旧石器只是早晚的问题。
我通过这个阶段对泥河湾盆地的研究，对泥河湾盆地的古地理、湖相沉积特征、地层划分、环境变迁以至旧石器文化的发展等均有了较深入的认识，研究工作也开始渐入佳境。
四、与泥河湾国家级自然保护区管理处紧密合作
