下张家湾村现为回龙一库水库库区，村已不存。
中国近代科学，在二十世纪初，还处于草创的初始阶段。辛亥革命后，经章鸿钊的倡议，丁文江的经营奔走，1913年培训了一批地质工作人员，在此基础上，19年创办了地质调查所，开始了中国有组织的地质矿产调查工作。李四光原准备回国后，主要从事实地的调查工作。由于丁文江感到中国地质工作后继需人，极力主张他到学校任教，李四光经过考虑，认为培训自己的地质学家是当时一项刻不容缓的紧急任务，于是决定到北京大学地质系任教。李四光在系里开讲岩石学、高等岩石学和构造地质学等课程，每年还多次带领学生到野外实习。他在教学的同时，就开始了他创造性的地质科学研究工作。
李四光在北京大学，还参与了许多重要的校务活动。他担任过北大第二院庶务主任，北大的预科、仪器、聘任、财务以及图书等委员会的委员、主任等职务，1922年11月和1924年10月，曾两度当选为校评议会评议员，参与了北京大学有关治校的一些决策性的讨论。
李四光开课期间，结合带学生到野外实习的机会，做了许多重要的地质考察工作，发表了不少独具创见的科学论文，可以说，他一生在地质学上的主要成就都是在这个时期开始的。例如，1921年发现太行山东麓及大同盆地的第四纪冰川遗迹，从此，为中国第四纪研究展开了新的篇章，为中国第四纪冰川学说揭开了序幕，也为国内外地学界带来了长期讨论的重要课题；在古生物学研究方面，他创立了鉴定地科化石的新方法，提出地科分类的十项标准，并于1927年发表了他的第一部科学专著《中国北方之地科》，并获伯明翰大学授予科学博士的荣誉；在构造地质学方面，1926年发表的《地球表面形象变迁之主因》一文，是他以后创立地质力学这门学科的萌芽。此外，在岩石学研究方法上，也有创新的贡献。
1922年1月，在丁文江主持下，李四光参加了成立中国地质学会的筹备工作，在成立会上他被选为第一届副会长。以后他经常在地质学会年会上和会志上发表自己重要的学术论文。1925年8、9月间，李四光代表北京大学，到苏联出席苏联科学院成立200周年纪念大会，在会上他会见了苏联许多著名的地质学家如卡尔宾斯基、巴甫诺夫、费尔斯曼等人，广泛地交换了学术上的意见，并代表中方邀请了苏联科学院永久*欧登堡第二年到中国访问，进行学术交流。
1927年7月，李四光应蔡元培邀请，到上海参加了筹备中央研究院的工作。从1928年1月开始到1949年新中国成立，他一直担任着中央研究院地质研究所所长职务。虽然他主要精力放在发展地质科学研究工作上，但从1931年秋开始，他又兼任北京大学地质系系主任和研究教授的职务，直到1936年暑假还领着北大地质系四年级毕业生上庐山实习。在1926—1929年期间，李四光还在湖北家乡筹建了一座现代化高等学府武汉大学。他是这所大学校舍建筑设备委员会的委员长。
三十年代初，李四光开始了长江中下游第四纪冰川遗迹的调查研究。
1931年开始，他几上庐山、黄山、九华山和天目山，最后决定对庐山进行系统而详细的研究。1937年终于完成了《冰期之庐山》的初稿，明确地指出庐山是中国第四纪冰川的典型地区，是“困惑难解和耸人听闻学说的诞生场所”。尽管多年来，持不同意见的学者仍有人在。《冰期之庐山》1947年正式出版后，许多从事第四纪冰川地质工作者，都认为它是一部第四纪冰川学的经典性著作，为中国第四纪冰川学说奠定了基础。
1934—1936年，李四光应邀赴英讲学，在伦敦、剑桥和伯明翰等地的八所大学讲授中国地质学。这份讲稿整理成《中国地质学》一书公开出版后，在国内外影响很大，学术界给予很高的评价。英国皇家学会会员李约瑟（JosephNeedham）博士说：“最卓越的地质学家之一李四光，为我们提供了第一部内容丰富的地学著作。”在该书英文版222页，分析新华夏构造体系沉降带发育的特点时，李四光明确提出在华北平原下部，有可能找到石油储藏。反映了他从研究构造的角度寻找隐伏资源的独到见解。书中还用了一章专门介绍中国第四纪冰川遗迹的实际材料，反映了李四光对这一问题的认真态度和执着精神。这次讲学结束后，他横渡大西洋到了美国，在美国从东到西作了一次地质考察。
