4 августа, покинув г. Верный, он обследовал западную часть хр. Заилийский Алатау и хр. Кетмень, посетив здесь ряд месторождений каменного угля, медных руд, старые разработки золота, и через перевал Су-ашу на хр. Кетмень вышел (21 августа) в долину р. Или — в Кульджинский район. Здесь он обследовал сначала месторождения каменного угля как на левом, так и на правом бортах долины, а также по ее притокам (реки Ку-ашу, Алмалы и др.), посетил свинцовосеребряное месторождение в северо-восточной части хр. Кетмень.
На некоторых месторождениях каменного угля И. В. Мушкетову довелось наблюдать подземные пожары углей: из трещин выделялись горячие газы с запахом сероводорода; породы вблизи пожаров были покрыты толстым слоем нашатыря и самородной серы. {35} Кроме того, И. В. Мушкетов выявил и многочисленные следы прежних пожаров — обожженные яшмоподобные разноцветные глины, ошлакованные песчаники и конгломераты и пр.
Эти явления, равно как и их масштабы, были большой неожиданностью для него. Направляясь сюда, он в соответствии со взглядами А. Гумбольдта (1844) ожидал увидеть здесь действующие современные вулканы. «Начав свои исследования, — писал И. В. Мушкетов, {36} — я почти убежден был в непреложности мнения Гумбольдта и с недоверием относился к позднейшим исследованиям; {37} но это было только до тех пор, пока дело не дошло до непосредственных наблюдений. Во всех местах, где мне приходилось встречать эти псевдосольфаторы, везде они... происходят. . . от горения каменного угля».
В конце августа И. В. Мушкетов перешел в долину р. Каш, крупного правого притока р. Или, где посетил угольные месторождения на р. Джеретай, и по едва проходимому перевалу Нилкы перевалил хр. Борохоро. Спуск с него оказался еще труднее подъема, поскольку северный склон был круче южного, а свежий рыхлый снег лежал по колено; лошади и люди скользили и падали; многое из снаряжения было поломано и потеряно. Спустившись в долину р. Боргуста, экспедиция через перевал Богдо вышла в долину р. Джергалана (правый приток р. Или).
Поздно вечером 1 сентября И. В. Мушкетов приехал в Кульджу, где, по его словам, висела непроницаемая туча пыли — пылинок лёсса, широко распространенного по долине р. Или. В начале сентября он произвел довольно обстоятельное обследование угленосных отложений, расположенных на правобережье р. Или к северу от г. Кульджи, и по поручению К. В. Гилева ознакомился здесь с работами горного мастера И. Попрядухина. «Для проверки его работ, — сообщал К. В. Гилеву И. В. Мушкетов, {38} — и вообще для знакомства с туземными копями я спускался и осмотрел пять различных копей и убедился лично в большой трудности не только производить съемку, но даже просто спускаться туда; только с детства привыкший. . . может хладнокровно смотреть на эти убийственные трущобы, называемые копями». Работами И. Попрядухина И. В. Мушкетов остался в целом удовлетворен, но счел необходимым несколько дополнить данное ему задание. «Кроме тех поручений, которые изложены в бумаге старшего чиновника особых поручений по горной части. . . за № 40 от 24 марта, в настоящее время, осмотревши лично Ваши работы. . ., я считаю полезным к упомянутой программе сделать некоторые прибавления. . . Во-первых, полезно нанести на план не только расположение существующих работ и выходы пластов каменного угля, находящиеся в районе работ, но также проследить и нанести эти выходы выше по рекам. . . Во-вторых, по возможности следить однородные пласты каменного угля и железных руд по простиранию по всему району здешних каменноугольных образований, что весьма важно. . . для точного определения истинного запаса каменного угля и железных руд по всей этой площади. В-третьих, обратить внимание на действие существующих и бывших пожаров. . . В-четвертых, все выработки железных руд. . . описать и произвести им подземную съемку. В-пятых, по возможности внимательно собирать окаменелости. . .». {39}
Закончив исследования в районе Кульджи, И. В. Мушкетов осмотрел железорудные и серебряно-свинцовые месторождения на р. Сары-будак (приток р. Или), перевалил хр. Борохоро и вышел к оз. Сайрам-нору, в бассейне которого обследовал месторождения графита и свинцовых руд. Затем он перешел в долину р. Баратола, впадающего в оз. Эби-Нур, где осмотрел месторождения марганца, железа, мышьяка и др. Отсюда через ряд перевалов он возвратился в бассейн р. Или, осмотрел золотоносную дрлину р. Хоргос и 26 сентября вышел на почтовую дорогу.