Trong thời gian khai quật địa điểm Mái đá Ngƣờm vào năm 1982, dƣới sự hƣớng dẫn của giáo sƣ Trần Quốc Vƣợng, các nhà khảo cổ học đã tiến hành khảo sát trên thềm cổ sông Thần Sa trong khu vực xã Thần Sa [25, tr.18].
Những bậc thềm này hiện diện trên những doi đất cao sát núi, hay trên những dải đồi gò thấp chạy bám theo triền sông. Tại thôn Trung Sơn, trên những quả đồi bị sạt lở, hay trong những dải taluy do ngƣời dân xẻ đồi làm đƣờng, có thể quan sát thấy những tầng cuội kết khá dày, có chỗ đến 0,50m. Trên bề mặt là lớp phù sa cổ, đƣợc phủ kín bằng một lớp thực vật khá dày. Trong các tầng cuội kết, nhóm khảo sát đã thu lƣợm đƣợc 18 di vật đá, chúng bao gồm các loại hình sau:
- Công cụ rìa lưỡi ngang: 4 chiếc, đều đƣợc chế tác từ hòn cuội nguyên.
- Công cụ có hai rìa lưỡi đối diện: 3 chiếc, đều làm từ hòn cuội nguyên. Ở hai đầu đối diện của viên cuội, ngƣời xƣa tạo hai rìa lƣỡi trên hai bề mặt cuội khác nhau, khiến công cụ có rìa lƣỡi so le nhau.
- Công cụ không định hình: 4 chiếc, phần lƣỡi đƣợc tạo tác khá thô sơ, không theo vị trí nhất định nào của rìa viên cuội. Phần thân giữ nguyên dáng tự nhiên của hòn cuội.
- Công cụ mảnh đá: 3 chiếc, đƣợc chế tác từ những mảnh cuội lớn, công cụ có hình dáng không xác định. Trong số này có 1 chiếc rìa lƣỡi cong hình parabol, với đốc cầm khá thẳng, có dáng hình gần gũi với loại rìu ngắn.
- Phác vật có dấu vết ghè đẽo: 2 chiếc, cả hai đều là những hòn cuội có dấu vết ghè đẽo ở rìa cạnh, những nhát ghè chỉ làm tách ra hai hoặc ba mảnh tƣớc nhỏ, rời rạc, chƣa đủ tạo ra một rìa lƣỡi. Chắc hẳn ngƣời xƣa đã bỏ dở việc gia công chúng thành công cụ vì lý do nào đấy.
Do phát hiện đƣợc trong tình trạng không nằm trong tầng văn hóa, những ngƣời sƣu tập đã so sánh bộ sƣu tập thềm sông này với những công cụ ở Thắm Choong, Nà Ngùn, Ngƣờm và cho rằng chúng là sản phẩm của con ngƣời thời đại Đá cũ [25].
Theo nghiên cứu của chúng tôi, trong bộ sƣu tập công cụ cuội ở thềm sông Thần Sa không hàm chứa những công cụ mang đặc trƣng Hòa Bình - Bắc Sơn. Về
kỹ thuật chế tác cũng nhƣ loại hình công cụ đều mang sắc thái đá cũ và tạm thời xếp chúng vào giai đoạn Đá cũ hậu kỳ.