1959年7月，抢在黄河青铜峡水利枢纽工程开工之前，中国考古研究所黄河青铜峡水库文物调查组来中宁调查，县委办公室安排县科协干部苏忠深给调查组带路，到恩和公社新堡大队南山坡考察。他们三人骑上自行车，经新堡街过七星渠，沿着当时新堡到古城的车路穿行在荒漠丘陵地带。沿途荒冢累累，瓦砾散积。据当地老人说，这里是“汉瓦区”。大约走了2里路，他们在黄花沟东岸的一个山丘上停下来休息。调查组专家一边休息，一边顺手捡起一些瓦片、石块，告诉老苏：这是汉瓦，有绳纹；这是石刀，还有骨针……又指着远处露出地面的陶罐告诉他：那是汉代的葬婴罐……苏忠深是第一次参加考古活动，也是第一次接触考古知识。经专家们这一指点，感到自己好像走进一座文物宝库，脚下到处都是文物。他一边捡，一边问，一会儿就捡了一挎包。他们边谈边记，忙了1个多小时。由于调查组第二天要去宁安公社，他的向导任务也就结束了，他把捡回的一挎包珍贵文物珍藏起来，当成他此生学习中宁历史的“天书”。
中国考古研究所在青铜峡水库区进行了为期半个月的调查，发现中宁县文物古遗相当丰富。自治区地质博物馆为此向区文教厅提交《关于中宁地区文物古遗的调查报告》。其中的附件《中宁地区文物调查资料》，列出了8处要求中宁县政府实行有效保护的遗址，列为编号3的那一处便是他们考查过的黄花沟东岸的“汉瓦区”。据附件记载，编号3遗址面积为200米×400米，海拔1189米，调查人员捡到打击器、敲砸器27件，夹砂红陶片有绳纹的12件、素白的11件，夹砂绳纹白陶片8件，泥制红陶片6件。后来，中国地图出版社1975年出版的《中国历史图集》第一册石器时代遗址分布图上，中宁黄花沟“汉瓦区”遗址被标入其中。
1978年，七星渠高支渠通水以后，黄花沟两岸开拓为黄灌区，“汉瓦区”被垦为农田。现在，这个古代遗址已成为中宁县新堡乡肖闸村的一个居民点，北距七星渠200余米，东距新水公路约700米。1984年，老苏随中宁文物普查队到这里考察时，在村南的田间道旁发掘了一个灰坑，出土了一批兽骨、一根骨簪及其他遗物，西面的高压输电铁塔下散落着许多黑色的陶罐残片。
中国考古研究所调查的8处遗址中有2处石器时代遗址，分别在古城风塘沟南和恩和镇南沙窝。后来的几次中宁考古，又发现几处石器时代的遗迹。这些石器时代遗址大约距今3万年。这说明石器时代人类已经在这里生活，这里也是中华民族远古文明的发祥地之一。
商代，北方的鬼方等游牧民族已在河套地区游牧，西方的戎、羌等游牧民族也曾在这里逐水草而居。到了周朝，形成了华夏、东夷、北狄、西戎、南蛮五大民族集团。其中北狄中的猃狁和西戎中的义渠，都曾在这里活动。
据周秦史料记载，阴山以南，陇山以北的河套地区是戎族的牧区。戎族原来与周人生活在陇山一带。周人东移到渭北，发展成为农耕民族。戎人也向泾水流域东移，但仍保持游牧生活。据《宁夏通史》记载，周武王伐纣灭商时，戎族曾派出车骑参战。那时，戎人已经从周人那里学会筑城技艺，初期把修筑的土城称为方国，后来才把都城与方国区别开来。戎族下属的部族以方国为中心，区划管理，因此有许多方国。当时，地处戎族后方的宁夏地区，不知道有多少方国，在中宁段黄河码头流传至今仍称为黑水国，可能就是其中的一个方国。司马迁在《史记》中称这一段黄河为北河，青铜峡以北的黄河称为西河。中宁北河的黑水国码头是沟通黄河两岸的古渡，北岸的郭家渡在今中宁余丁乡郭家山嘴，距古渡不远处的郭家山主峰南侧至今遗存着数百幅文字史前的岩画，即黄羊湾岩画。这些岩画，应当是在秦朝以前戎族还没有使用文字的时候遗留的。
在西戎的历史上，最强大的部族是义渠戎国。西周末年，戎族南征周廷，在骊山下杀了周幽王，推翻了存在约300年的西周王朝，对东周王朝的建立起了重要作用。春秋战国时期，义渠国始终与秦国对峙，在中原各诸侯国抵御秦国的斗争中起了牵制作用。后来，由于义渠王族对秦国的利诱失去警觉，长期沉湎于酒色，于公元前272年被秦国的突然袭击彻底灭亡。其残部除了降秦者外，一部分投降匈奴，另一部分在河套西北部游牧。到汉朝时，仍有归附朝廷的义渠属国建制。
秦国在商鞅变法以后国力强盛，长期与秦国对峙的义渠等戎国屡败于秦。秦惠文王七年（前331年）义渠战败以后，只好臣服于秦。秦军占领了义渠国的都城郁郅（在今甘肃庆阳），于公元前327年将义渠国改为义渠县，由义渠王任县令，纳入秦国的建制。秦惠文王更元五年（前320年），惠文王率部北巡义渠、眴衍等戎人县。惠文王这次北巡路线大致是从咸阳出发，经义渠县城，再由西北经乌氏县，沿清水河谷到达北河。那时的北河是义渠戎与河西诸戎的一道边塞。义渠戎与秦国对峙很久，泾水流域是义渠戎力量集中的地区，但义渠戎后方的情况，秦国并不了解。秦为了摸清义渠等戎国的实力，在打败了义渠之后，惠文王亲自北巡义渠戎的后方，北河是这次北巡的重点。后来，司马迁在《史记》中记载了这件事：“王游至北河。”惠文王视察北河之后，便向东越过旱海，到眴衍县视察。眴衍县是一个弱小的戎部，在惠文王打败义渠戎后不战自降，与义渠戎同时置县。惠文王在眴衍县接受了当地进献的一只五足羊，然后南下返回咸阳。
在中宁历史上，秦惠文王是第一位莅临视察的君王。他在中宁地区视察了些什么，史学家没有记载。但是，在这一段黄河上，当时可以看到什么，现在还是能找到一些线索。中宁地处清水河谷的北段，清水河谷长200多公里，宽10公里以上，古代称为高平川，是一道比黄河高，但又很平坦宽阔的河谷平原，自古就是兵家重地。秦国在商鞅变法以后，几乎年年用兵，其目的就是要独霸西戎。几乎每一个秦国君主都指挥过战争，他们对这一军事要地不会不感兴趣。更为有趣的是在清水河谷与黄河之间横亘着一群高山，山险河壮，自成天堑。这里的黄河渡口恰是西北与中原的锁钥。渡口处于群山环抱的两岸平原之中，这是镶嵌在黄河上游的一处风水宝地。秦国征服了义渠戎，自然就成为这一片土地、这一段黄河、这一处渡口的主人。现在，人们只要站在泉眼山顶上，便可尽览这处渡口的南北两岸。北岸郭家山主峰直隶墩的烽火台雄踞腾格里沙漠东南缘和贺兰山的西麓。在直隶墩的南坡，至今遗存着数以百计的岩画。这些岩画距郭家山渡口很近，在这些岩画面前，人们不难想象那滞留在渡口上的先民们的生活遗迹，也不难发现先民们余兴的种种记录。至于渡口南岸的黑水国码头和码头附近的一些地名，例如茶坊庙、轿子山、上桥、下桥、长桥等，其中也可能是先秦已有的痕迹。
义渠国第一次降秦改县时，军队主力没有被秦国消灭。秦国将义渠国改为县级建制，在义渠县内仍然保留原来的体制，义渠国贵族仍在伺机抗秦。秦昭襄王元年（前306年），义渠国势力大衰，再次臣服秦国，义渠王从此以“贵宾”身份长住咸阳。但是，秦国对义渠戎还不放心。秦昭襄王二十年（前287年），昭襄王又出巡戎区，司马迁在《史记》中记载：“王之上郡、北河”。秦昭襄王这次北巡是从咸阳出发，沿东北方向走，到今陕北榆林一带（上郡）巡视以后向西视察黄河，到卫宁北河以后沿清水河谷南下。
秦昭襄王这次视察上郡、北河以后，秦国终于下决心彻底消灭西戎割据势力。秦昭襄王三十五年（前272年），宣太后在甘泉宫诱杀了义渠王，秦国一举消灭了义渠戎主力，在义渠戎地区分设陇西、北地、上郡。中宁地区属北地郡管辖，从此正式进入秦国的行政版图。
至于远古时期中宁地区的自然风光，可以从平塘湖的秀丽景色中窥其一斑。位于中宁北山的平塘湖，被誉为远古时期的中宁“花果山”。
平塘湖是一个古老的地名，顾名思义，在远古时期应是一个湖泊，但随着干旱，地下水位持续下降，湖泊之中的水日渐干涸，湖泊也就消失了。目前的平塘湖，只在一个较开阔的山间盆地里有数眼清泉日夜不停地喷吐着泉水，当地村民修建起了一个可以浇灌10余亩土地的蓄水池。在泉的周围，顽强地生长着为数不多的几种树木，昭示着平塘湖昔日的辉煌。
2004年秋天，中宁县文物管理所对中宁赛马水泥集团公司平塘湖原料基地的水泥原料煤矸石中的化石进行了鉴别和研究。他们来到距平塘湖山泉不远的煤矸石采挖地，只见一座很大的山头，已被挖掘机挖去了一小半，该山头表面的泥土覆盖层很薄，几乎全为煤矸石。经考察辨认，在煤矸石中蕴藏着大量的树干、树枝以及各种蛋形化石，有人认为是鸟蛋化石，有人说可能是恐龙蛋化石，后来发现了一枚化石的“蛋黄”中有清晰明显的果核，争论便不禁而止了，原来这些各种各样的所谓的“化石蛋”，其实是远古时期的一个个植物果实的化石。
在随后的调查走访中，山中牧羊人告诉调查人员，这种化石在许多地方都有发现。后来在考察老牛湾石砌长城时，果然在该处山头、山沟里也发现了被雨水冲刷出来的化石。那么，这些化石是什么植物化石？生长在什么年代？又是如何形成的呢？带着这些问题，工作人员查阅了大量的地质资料，终于找到了答案。早在那遥远的距今约5亿年~4.4亿年之前的古生代奥陶纪，人类生活的陆地上是光秃秃的一片，没有任何植物，更没有任何生物，只在茫茫的大海中，生存着海藻类植物和三叶虫、腕足类等海生无脊椎动物；到了距今约4.4亿年~4亿年前的志留纪，地球陆地上才开始出现了蕨类植物，海洋中开始有鱼类出现；距今约4亿年~3.5亿年前的泥盆纪，海洋生物逐步向陆地进化，昆虫和两栖类动物开始出现；距今约3.5亿年~2.85亿年之前的石炭纪，陆地植物和两栖类动物进入了繁盛期，爬行动物出现。
生长在中宁一带的植物，从目前发现的化石中可以知道有很多木本植物，如：高大的鳞木、拟鳞木、奇异亚鳞木、斜方薄皮木、封印木、芦木、科达树等，还有众多丛生的草本攀缘植物，如：楔叶、楔羊齿、须羊齿等。据此可知，早在3亿多年前，中宁地区尤其是中宁北山的平塘湖一带，森林茂密，花草繁盛，漫山遍野长满了各种各样的植物。由于当时陆地上还没有出现食草类动物，天空中也还没有出现飞鸟，因此植物的生长不受其他生物的干扰破坏，造就了特有的植物生长环境，所以才形成了百花齐放、万木葱茏、果实满枝的自然景观，犹如一座花果山。
后来，随着地壳的运动变化，地球发生了强烈的造山运动，山崩地裂，原来的大海隆起变成了高山，高山和陆地下沉变成了海洋，大片的森林被深深地埋入了地下，天长日久，经过地下的高温、高压作用和一系列的化学变化，使树木变成了煤炭，埋藏较浅的树木由于炭化条件不够，便成了煤矸石。再后来地壳运动又使部分地面隆起，形成了如今的山丘，才使得这些埋藏在煤矸石中的植物化石暴露于地面。
如今，这些植物虽然大都已经灭绝了，但却留下了珍贵的化石，这些化石为我们研究中国植物群的起源提供了充足的实物依据。
除了植物化石之外，中宁地区还出土过珍贵的动物化石，这就是石峡沟的中宁浆鳞鱼。中宁浆鳞鱼化石区位于中宁县东部牛首山西南麓的石峡沟，沟为南北走向，北端延入深山，南端汇入东西走向的大干河沟，向西北约6公里后汇入黄河。化石区四周群山环抱，峰壁峭立，化石就隐藏在石峡沟两侧山头的岩石中。
据史料考证，在距今6亿年-4.4亿年前的寒武—奥陶纪时期，海水茫茫，东部华北海域的海槽与西部祁连山的海槽在中卫香山地区相会，处于由深海向浅海过渡的大陆斜坡地带。经过漫长的地壳运动，到距今4亿年前的泥盆纪，西面的祁连山海槽褶皱隆起，湖泊连片，出现了鱼、龟等各种生物及孢子植物。3亿年前的石炭纪造山运动剧烈，本地区海陆交替出现。从距今2亿年前的二叠纪至今，一直稳定为陆地环境。距今1.4亿年前的纪末期，地球再次发生了强烈的造山运动，北面的贺兰山、牛首山迅速崛起，形成了现在的山脉。
泥盆纪岩层分布于牛首山南麓和烟墩山、菊花台、棺材山等地。下部称“中泥盆统石峡沟组”，由紫红、褐红色石英砂岩、长石石英砂岩、夹砂砾岩和粉砂岩组成，厚度约80米，含丰富的鱼类化石，如牛首山沟鳞鱼、海口拟辨鱼等。上部称“上泥盆统中宁组”，由紫红色砂岩、粉砂岩、长石石英砂岩、夹砾砂岩、泥灰岩透镜体及含铜砂岩等组成，厚度在2000米以上，含中宁浆鳞鱼及斜方薄皮木等植物化石。1974年以来，地质工作者在石峡沟发现了数量丰富的浆鳞鱼化石，这在亚洲是首次发现，因此，被命名为“中宁浆鳞鱼”。浆鳞鱼化石最早于1931年发现于北极圈内的东格陵兰地区，但数量、种类、科研价值均不及中宁浆鳞鱼。20世纪90年代初，地质工作者在石峡沟又发现了多群中宁浆鳞鱼和牛首山沟鳞鱼化石，该化石被中国地质博物馆收藏。20世纪90年代中期至今，中科院古脊椎动物与古人类研究所及国家地质部门，会同英、美、日等国外专家多次到石峡沟，采集了许多中宁浆鳞鱼、牛首山沟鳞鱼、海口拟辨鱼及乌龟等化石，用于科学研究。经过剥离、拼对，已恢复了多条完整的中宁浆鳞鱼和牛首山沟鳞鱼。2003年10月和2004年2月，中宁文物管理所（以下简称“文管所”）又分别在石峡沟采集到一块完整的乌龟化石和十多块中宁浆鳞鱼化石，以及大量的水藻类植物化石。
化石含藏于山体岩石中，只有在沟谷断层中偶尔显露，或在开山采石时被发现，平时极难见到。中宁浆鳞鱼的发现，证实了中宁古海属南方古海的北缘，对中国大陆构造的划分提供了证据。与鱼类相伴生活，还有在陆地上最初出现的种类繁多的植物化石，如斜方薄皮木、拟鳞木和奇异亚鳞木等。因此，牛首山石峡沟泥盆纪地层剖面，是全国泥盆纪的典型剖面，对研究泥盆纪陆相生物演化、古地理和大地构造等课题均有极高的科学价值。国家对此十分重视，拨专款在石峡沟化石区建立保护区，并树立了一块保护大碑，上刻时任自治区党委书记黄璜亲笔题写的“珍爱地质遗址，促进科技交流”12个大字。当时自治区党委、银南地委、中宁县委、县政府及自治区地矿局等有关部门的主要负责人，亲自前往石峡沟，参加了石碑落成揭幕仪式。自此，化石区受到了各级党委、政府的高度重视，得到了应有的保护。
2005年，经县文物部门申报，中卫市人民政府下发了［2005］125号文件，将“石峡沟浆鳞鱼化石区”确立为市级重点文物保护单位。
为了有效保护石峡沟珍稀古鱼类化石区不遭破坏，政府还划定了该沟两侧山崖500米以内为保护范围，在此范围内，禁止任何单位、集体或个人开山采石。国土资源、公安、当地乡镇等部门通力配合文物部门，做好了化石区的保护管理工作。
