天水地区是我国远古文明的发祥地之一。远古时期，这里的气候较为温暖湿润，渭水及其众多的支流布列于黄土高原之上，将黄土高原切割、冲蚀成大小不等、数量众多的河谷台地，为原始人类提供了适宜的生存空问；高原上肥沃的黄土地，较为充足的水流，茂盛的草地和密布的森林，种类繁多、数量不少的动植物等丰足的自然资源，为当地人类最初的文化创造活动奠定了良好的物质基础。考古资料证明，至少在20万年以前，天水境内即有古人类活动足迹。有了人类，就开始有了文化。在武山县鸳鸯镇大沟发现的“武山人”人骨化石，距今约3.8万年，表明该地区在旧石器时代晚期，古人类活动的足迹已频频出现。其生活的时代大体与“河套人”相当。进入新石器时代，天水地区的远古文化遗存更为丰富，到目前为止，此类遗存已经发现了五百余处。特别是新中国成立以来，考古工作者对天水市秦城区西山坪、师赵村和秦安县大地湾遗址进行了系统发掘，获得了极为丰富和全新的史前文明资料。西山坪文化遗址有两个文化层，大地湾遗址有五个文化层，而师赵村遗址则有七个文化层，延续时间都在三千年以上。它们是迄今已知的我国境内最西的三个新石器时代早期文化遗存，都是距今8000-4000年的文化遗址，在时间范畴上属于前仰韶文化的后期。考古学家新近的研究成果表明，大地湾和西山坪一期文化遗存，从陶器形式、制作和纹饰判断，文化面貌基本相同，属于天水前仰韶时代后期的第一阶段，与中原裴李岗文化年代相当。但在文化面貌和内涵上分属两个文化系统，分别代表了两个地域早期新石器时代的文化特征。因此，大地湾和西山坪一期文化，无疑是在独立状态下生成并在甘肃地区发展起来的新石器时代早期文化，该文化的中心区域就在天水地区。
天水境内大地湾文化遗址的原始文化遗存非常丰富，构成了完整的发展序列，同时又形成了鲜明的地方特色。著名的大地湾遗址①位于秦安县五营乡邵店村东侧，距天水市区约102公里。到1984年8月大规模发掘工作告一段落时为止，总揭露面积达1．38万平方米。大地湾考古出土陶、石、玉、骨、角、蚌器等文物近一万件，发现房址241处、灶址104个、灰坑和窟穴321个、窖址35个、墓葬70余座、壕沟9条。在我国史前考古中无论规模、遗迹、遗物的丰富程度均超过著名的西安半坡遗址。据目前考古发现，大地湾遗址包含五个文化期，遗址发掘出的木炭标本，经14C测定，时代为距今7800—4800年，上下跨度3000年左右。在距今7800—7300年的前仰韶文化期，是国内迄今发现的最早的新石器文化之一。
天水前仰韶时代后期的第二阶段是西山坪二期和师赵村一期文化，它是大地湾一期和西山坪一期文化的延续。因为西山坪二期文化的内涵特征不仅同中原前仰韶文化的北首岭文化颇多相似，而且西山坪二期叠加于一期之上，二期的渊源可以在一期找到。在距今6500—6000年的仰韶文化早期，这里已出现了完整的原始氏族村落，出土了一批绚丽夺目的彩陶，其中不乏艺术珍品，如成系列的情趣盎然的鱼纹盆，将造型、雕塑、彩绘艺术和谐地糅合在一起的人头形器口彩陶瓶等。
天水地区进入仰韶时代的考古文化，主要包括大地湾二至四期和师赵村二至四期三个前后相继的阶段，在年代划分上分别和中原仰韶文化的早、中、晚期的代表——半坡类型、庙底沟类型和半坡晚期类型相当。它们是在当地前仰韶文化基础上发展起来的，因而，与中原仰韶文化属于同一谱系。但由于地理环境的差异等原因，从大地湾仰韶文化中期开始，文化的地方性特征日渐增强，以至与中原文化逐渐分解，终于在仰韶时代之后分化为中原龙山文化和泾渭流域文化两个谱系。泾渭文化谱系中甘肃地方文化的代表就是马家窑文化和其后的齐家文化。
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