马家窑文化的发现和研究，从一开始就与中国考古学的诞生和发展密切相关。自安特生在临洮发现“甘肃仰韶文化”并提出六期学说，直到夏鼐在马家窑遗址证明齐家文化晚于马家窑文化，中国学者开始逐渐获得中国考古的话语权，中国史前考古进入了一个新阶段。马家窑文化分布在中西文化交流的主干道上，成为学术界关注的焦点。马家窑文化的考古发现可分为三个阶段。

第一阶段是1949年以前。1923年至1924年，安特生在甘肃、青海进行考古考察，首次发现临洮马家窑遗址。他称其为“甘肃仰韶文化”，进而提出“西汉文化”；1940年代，夏鼐在兰州考察，发现了青岗岔等遗址。裴文中还在临洮进行了考古调查，发现了二十多处遗址；1948年，裴文中、贾兰坡在河西走廊和湟水河流域进行了大量考察。上述调查研究为该地区的史前文化积累了宝贵的资料。

第二阶段是从 1950年代到1960年代。这一时期的考古调查和试发掘取得了许多成果。1950年代后期，刘家峡库区发现47处马家窑文化遗址；渭河及其支流考古发现62处马家窑文化遗址。此外，还在洮河流域、汉江西部、湟水河流域和盐锅峡库区进行了考古调查。到1960年代，甘肃省博物馆公布了157处马家窑文化遗址。随后，在巫山县首次发现了石岭峡遗迹。这一阶段的主要收获是明确仰韶文化、马家窑文化和齐家文化的相对年代，首次提出石岭峡类型。

第三阶段是1970年代以后。进行了更多的挖掘工作。在青海的核桃庄、大通上孙家寨、同德宗日等地出土了大量马家窑文化遗址。1978年至1995年在秦安大地湾遗址进行了全面发掘。1981年至1990年，在天水市石召村和西山坪进行了大规模发掘。到目前为止，甘肃省马家窑文化遗址的发掘工作仍在进行中。这一阶段的收获是，通过对几处遗址的大规模发掘，马家窑文化的居住遗址和墓葬形态得到了更清晰地展示。

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