Thần Sa có những dãy núi đá vôi dày đặc thuộc phần cuối của sơn hệ Bắc Sơn và những dải thung lũng hẹp dọc theo đôi bờ sông Thần Sa. Chính trong các hang động ở Thần Sa vào những năm 70 - 80 của thế kỉ XX các nhà khảo cổ học Việt Nam đã phát hiện được một loạt các di chỉ khảo cổ có niên đại từ trung kì đồ đá cũ đến sơ kì thời đại đồ đá mới, từ khoảng 30.000 năm đến 10.000 năm cách ngày nay, như: Phiêng Tung, Ngườm, Nà Ngùn, Thắm Choong, Hạ Sơn1, Hạ Sơn 2... Trong đó địa điểm quan trọng nhất là Mái đá Ngườm.

Toàn cảnh mái đá Ngườm

Mái đá Ngườm nằm trên sườn núi phía Bắc dãy núi Ngườm, thuộc xóm Kim Sơn. Đây là một mái đá khổng lồ, chiều rộng chừng 60m, chiều cao 30m, nằm ở độ cao khoảng 30m so với mặt sông Thần Sa chảy ngang trước mặt. Hố khai quật của di chỉ Ngườm cho thấy địa tầng có 4 tầng văn hoá khảo cổ. Những di vật đá đặc trưng của nền văn hoá Bắc Sơn, Hoà Bình, Sơn Vi nằm ở tầng 1, tầng 2, ở tầng 3 thuần các công cụ đặc trưng của Ngườm. Và ở tầng văn hoá thứ 4, là hàng vạn công cụ đá kiểu Phiêng Tung. Ở Phiêng Tung và Ngườm, những công cụ mũi nhọn, công cụ nạo và kỹ thuật gia công lần thứ hai giống những công cụ và kỹ thuật điển hình của văn hoá Mút-xchi-ê, nền văn hoá tiêu biểu cho thời đại trung kì đồ đá cũ thế giới và gần gũi với nền văn hoá Trung kỳ đá cũ Ấn Độ Nevasien. Những phát hiện khảo cổ học ở nơi đây đã giúp các nhà khảo cổ học xác định được: Ở Thần Sa, ở Việt Nam có một nền văn hoá khảo cổ đá cũ - văn hoá Thần Sa. Chủ nhân của nền văn hoá Thần Sa là những người khôn ngoan...

Các hố khai quật khảo cổ tại mái đá Ngườm

Ngoài Khu di tích khảo cổ học Mái đá Ngườm, một địa điểm cũng gắn liền với tên gọi Thần Sa mà mọi người thường nhắc đến, đó là Thác Mưa Rơi, hay còn gọi là thác Nậm Rứt, theo cách gọi của người dân nơi đây. Gọi là thác mưa rơi có lẽ bởi chỉ khi nào có mưa, thì sau đó thác mới có nước. Những dòng nước trắng xóa đổ từ độ cao 20, 30 mét xuống dòng sông Thần Sa, bụi nước bay cả sang bên đường làm cho con người cảm thấy một không khí thật mát mẻ, hiền hòa của cảnh vật thiên nhiên hùng vỹ.

Thác Mưa Rơi - Thần Sa

Do có một ý nghĩa quan trọng về mặt khoa học, có một vị trí đặc biệt trong việc tìm hiểu về lịch sử tiến hoá của con người nguyên thuỷ trên đất Việt Nam nói riêng và cả vùng Đông Nam Á lục địa nói chung, khu di tích khảo cổ học Thần Sa được Nhà nước xếp hạng quốc gia năm 1982 và được Bộ văn hoá Thông tin đưa vào mục di tích đặc biệt của quốc gia.