1966年5月28日，周恩来总理接见邢台地震科学讨论会的代表时讲话：“说旧社会有了地震也不去实地考察，是否这样差？1920年六盘山大地震总有人去看过。不要否定一切，历史也要一分为二，批判吸收嘛！”
北洋政府组织专家科考
海原大地震发生后4个月，民国政府委派内务、教育、农商三部委的翁文灏、谢家荣、王烈、苏本如、易受楷和杨警吾六人赴灾区调查、考察。他们于1921年4月15日离开北京，经呼和浩特、银川到达兰州，尔后进入震区，经会宁、静宁赴固原，再由固原经平凉、天水返回兰州。这次调查历时4个月，他们除实地调查了解地震灾情、考察山崩地裂等现象外，还特别注重了地质科学考察，研究地震之起源及地壳之关系，开创了我国用现代科学方法进行观测研究地震的先河，此后地震工作在我国便作为一门科学正式发展起来了。他们的调查报告先后发表在北京《晨报》《科学》《地学杂志》等刊物上。1922年在比利时首都召开的世界万国地质大会上，中国学者第一次站在世界讲台上宣读了有关海原大地震和中国地震活动构造带内容的论文。
1958年，中国科学院地球物理研究所的郭增建、蒋明先、刘成吉等六人对海原大地震进行了实地考察。他们首次发现了干盐池至李俊堡的1920年海原大地震地表破裂带东段。60年代初，阚荣举等人在甘肃景泰地区发现了该地震破裂带的西段，并认为海原大断裂极震区东自固原硝口，经西吉、海原，西止于甘肃景泰县兴泉堡，全长约220公里。
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甘肃、宁夏地震科考
1970年，国家地震局兰州地震大队区划抗震队的李玉龙、康哲民等对海原断裂带进行考察，首次指出了海原活动断裂带具有左旋走滑特征，断层的走滑活动，使横跨断层的水系发生了左旋变位；同期，李龙海等发现了干盐池盆地唐家坡一带的十余条石砌田埂被左旋错动，其水平错距为2米左右。1972年，康哲民等人调查了海原大地震时民用建筑的震害情况以及场地条件对震害的影响。1979年5月，国家地震局兰州地震研究所和宁夏地震队在银川召开了“1920年海原大地震学术讨论会”。经深入研究后，于1980年9月出版了《一九二〇年海原大地震》，作为海原大地震60周年（花甲周年）的纪念。同年，中国地震学会地震地质专业委员会在宁夏召开了“中国活动断裂及古地震讨论会”，对海原活动断裂带及其他活动断裂的研究成果进行了交流讨论，会议又组织对海原活动断裂带及其他活动断裂进行了考察。
海原地震断裂带科考
1981～1982年，国家地震局地质研究所和宁夏地震局开展了海原活动断裂带的部分专题研究工作。其中，初期研究主要是关于震中区地震地表破裂带和南华山、西华山北麓断裂带晚第四纪活动特征的调查，包括在震中区进行1∶5000断错水系及其他断错地貌的详细测绘，发现并肯定了1920年海原地震地表破裂带的最大左旋水平位移量为10～11米，对断层全新世滑动速率进行了初步研究，对干盐池等拉分盆地进行了调查，发现了断层多次错动和一些古地震现象，初步确定了某些开挖点。后期主要是进行海原活动断裂带全带的地质填图，包括沿海原活动断裂带进行1∶50000地质填图，晚第四纪断裂活动的综合历史和滑动速率研究。
邓起东院士（站立者）在断层探槽现场考察
1983～1987年，完成了东起六盘山北段，向西经月亮山、马东山、南华山、西华山、黄家洼山、北嶂山、哈思山到米家山，包括宁夏固原、海原县，至甘肃景泰地区，沿海原断裂带的1∶50000地质填图及其他工作。填图范围全长280千米，宽2～10千米，并对关键地区及重要专题研究，进行了更大比例尺的测绘，其中包括部分地段的1∶25000地质填图和1∶100和1∶1000平板仪测量。在全带开挖了20余个探槽，并进行了与地层、古地震研究相关的年龄测定工作。
1988年10月，国家地震局地质研究所和宁夏地震局合作完成的《海原活动断裂带1∶50000地质填图》，被评为具有国际水平的重大科技成果。1988～1990年，宁夏地质调查队开展了海原县幅等三幅半区调联测，通过地层、古生物对比，同位素测年，岩浆岩、沉积岩构造环境判别、构造解析等方法、手段，对海原断裂带的形成、发展、演化历史进行了再研究。同时期，宁夏物探队也完成了海原县物探、化探工作。1990年，国家地震局地质研究所、宁夏地震局联合出版了《海原活动断裂带》。
中美地震联合考察
1982～1985年，中美地震科技合作研究在海原活动断裂带宁夏段进行。参加的美国科学家来自麻省理工学院地球和行星科学系，主要成员为P.莫尔纳（Mormar）教授、B.C.伯奇菲尔（B.C.Burchfiel）教授、L.雷登（L.Royden）博士、邓起东院士、汪一鹏研究员、张培震博士等。通过研究，先后发表了许多有价值的论文，并引起了世界地球科学界的关注。
宁夏地质灾害调查
2003年，宁夏地质环境监测总站开展了“海原县地质灾害调查与区划”项目，对海原县的地震滑坡、崩塌、陷穴、地裂缝等地质灾害进行了全面的调查。2004年，西北大学雷祥义教授、宁夏大学袁丽侠研究员对海原、西吉境内的地震滑坡进行研究，并出版了专著《宁夏地震诱发黄土滑坡》。2006年9月，为申报地质公园，宁夏地质调查院邀请了区内地震地质专家三名，联合组成考察队，对海原活动断裂带及1920年海原地震遗迹进行了综合科学考察，涉及了地震、地质、地貌、水文、动植物、土壤、气象、社会经济等诸多领域，最终提交了《宁夏海原地质公园综合科学考察报告》。2007年7月，中国科学院青藏高原地质研究所刘静研究员，联合中国地震局地质研究所、中国地震局地震应急搜救中心和法国巴黎地球物理研究院，在海原活动断裂带上成功进行了古地震槽探研究。
一、震灾之范围
地震成灾之地在甘肃省内兰山、泾源、渭川、宁夏四道。其余甘西各道以及陕西、山西等省，虽均在震动范围，皆并未成灾，或灾情极轻。上列四道中，尤以泾源道属之海原、固原、隆德、静宁诸县为灾情最烈。兰山道属之靖远、会宁；渭川道属之通渭、秦安；宁夏道属之镇戎、中卫诸县，亦均有受灾极重之处。
二、地震之中心
地震之发生，必有中心地点为震动所发源，甘肃地震拟外国科学家就地震仪推察之结果，或谓在平凉附近。此自仅就大概地各而言，或系震中距离之测算不无稍误。兹经实地考察，地震中心实在六盘山山脉以西，而平凉则在东，二方震灾轻重显然不同，唯此次震中所在似并不限于一点，乃成一狭长带形，经过海原东南，固原西北后向西南延长，经过静宁之西会宁之东以远于通渭县之西部凡此一带地方，莫不灾情奇重。约计面积始达八万方里上下，震动殆自此发源，向四方传播，附近各地皆受其影响。今拟名此一层地方为震中带其所以发生震动之原因，详见下方。此一带内虽同为地震发生之地，而成灾影响各地又自不同，就死亡之人数言，当以海原之固原间最为重要。海原南乡之马涧堡、□□堡，以至海、固、静三县间之蒿艾里、李俊堡，固、隆、静三县间之硝河城、烂泥河等地，居民殆十死七、八，成灾之重为世界他处所罕见。至静宁、会宁之间，死亡虽比较稍少，而山崩川塞既多且广，自会宁县属之青江驿起，至静宁县属之七里铺、孙家沟、土工寨、一掀土等处山崩最多。东西大路以及川、流、沟、涧均为分段壅塞。至通渭以西如马营附近，震灾亦甚重大，并有山崩川塞之处。
三、震中带以外之地震区域
震中带以外，地震愈远愈轻，故如镇戎、中卫、靖远、镇原、庄浪等县震灾最烈之地皆在附近震中带之处，此处即渐轻减。唯震中带以外亦间有因一部分地质构造之关系而震动特甚，此例如靖远县西之锁罕堡，地在黄河以西，其附近地方如一条山、大喇牌等村镇，皆未伤人，而锁罕堡则房屋尽塌，伤人至百分之五十左右。考其地质乃因该村位置适在一断层线上故也。又震中带以外，被灾区域之广狭，东西颇有不同，震波所及东向远达直隶、河南之东部，至山东始见微弱以至不觉，西向则至西宁一带，震已极轻，至玉门以西即不觉震矣。至南北范围似当相等，宁夏以北裂墙倒房已属少见，天水以南地震亦不复成灾。以上皆就常人的觉察之震动言之，实则人不觉震之地，亦有震波播及，可用地震仪□此次甘肃地震，震波的□遍及全球，欧美、日本有地震仪设备之处，皆能立时觉察，且能约略推算震中之距离及方向。
四、地震之原因
发生地震之原因虽学说甚多，然大致不外下列三项：（甲）火山之喷发。（乙）地下岩石之崩塌。（丙）地质构造上之弱点。此三种原因中，甲、乙两项发生之地震，大抵范围较狭，丙项发生之地震，则被震区域面积较广。甘肃地震后报纸传闻，曾谓中卫、伏羌发生火山，二县之间并发生多数温泉云云。实地考虑并无影响，震中带范围内不特，并无现代火山，即古代侵入，或喷出之火成岩亦极稀见，至温泉虽有数处，然皆系震前所固有。大震时拟闻曾新生温泉数处，然亦未几即减，至今并无遗迹，由是种种可断言，甘肃地震与火山绝无关系。至第二种原因，在外国大抵在石灰岩较多地方或有厚层石膏、石盐等地有之，因其易于溶解而生空隙，故其上岩石往往崩塌也，此类地震因震源甚浅，故震波传播不远，即受震范围甚小。此次甘肃地震面积极宽，震波所及遍于全球，决非此种原因所能说的，即考之震地质，亦未有厚层易于溶解之岩石，甲、乙二项原皆非甘肃地震之原因。则欲得真因，自不得求之于地质构造。拟此引调查所见甘肃东部六盘山山脉一带，北起海原、固原间之须弥山中经平凉、隆德间之六盘山，南至华亭、庄浪间之官山，皆为中生界地层（详细分层及其确定时代，尚侍就各处观察得化石种类研究鉴定，其构造成一大斜形轴线，约略与山脊平行，作南北走向。此背斜层以西遍见中生界地层之上部，其岩石为红色页岩，甚松，易受风化多含石膏（其中得有化石，待鉴定），复上即为厚层黄土，亦即地震最烈之地。海原北部及天水附近，拟教育部委员调查，亦有含石膏之红页岩。但所见以太古界及元古界之变质岩石为多，由是可见，上述震中带之二侧，地质显有不同，东侧金属中生界地层，而西侧则以太古、元古界为多也。此时代甚远，性质迥异之地层之接触，当即为是地质构造之弱点。即震波之传导亦颇受地质构造之影响。东面有南北走向六盘山脉为阻，山以东震灾渐减，南面有东西走向之秦岭山脉为阻，伏羌以南即不成灾。西、北二面虽无显著山脉，但海原县南有一东西向之马挽山脉（拟教育部委员言），山南山崩甚多，山北不复多见，亦若隐为之界也此。
五、地震之时期
此次地震以十一年十二月十六日□时左右之震为最烈，各处伤人、倒屋、山崩、地裂皆成于此时。嗣后逐日震动，至二十五日又有大震，嗣后或一日数震，或数日一震，迄今犹未止息但烈度多不甚高，然亦间有震动较甚者，如靖远县之锁罕堡，上年地震房屋尽塌，本年春间渐有修复者，四月间又有地震将新修之屋重复倾复，唯此类事例处数不甚多见耳。
六、地震后之损失
人畜之死伤甘肃地震死亡人数，曾经省公署规定表式，分行各县调查，各县填报颇为详备。虽详细，比较数目多少间有可疑，然大致当属可信。各县死亡数目，前以列单邮呈。兹更就表人最多七县（死人在一万以上者）列举如下，全省人口死亡总额为二十四万余口，其详细表册，当于正式报告中编入，并比较参证，以求其可信与否。表人最多七县数目如下：
海原七三〇三〇；固原四〇一七六；靖远三一九三二；隆德二八三七〇；通渭一八一〇八；会宁一三九六二；静宁一二四四七。
牲畜死伤亦为数大，损失确数尚待统计。耕牛等之缺乏，实为本年农作之最大困难。而牛、羊等之死亡亦为畜牧业重要损失。