В течение зимы 1874/75 г. и И. В. Мушкетов занимался в основном минералогическим и петрографическим изучением собранных им летом 1874 г. образцов горных пород. 16 апреля 1875 г. он представил К. В. Гилеву довольно обстоятельный отчет об этих работах, свидетельствующий о большой наблюдательности и отменном знании зарубежной литературы по минералогии и петрографии. В нем И. В. Мушкетов уже не ограничивается минералогическим и петрографическим описанием горных пород, а использует эти данные для реконструкции истории геологического развития территории. «Уже при первых шагах исследования, — писал И. В. Мушкетов, {30}
— возникают крайне интересные и важные в научном отношении вопросы о последовательности образования колоссальных громад Средней Азии. . . находя длинный ряд кристаллических образований от гранитов, сиенитов, метаморфических сланцев до мелафиров и трахитов, нельзя не прийти уже к тому заключению, особенно принимая во внимание весьма сильно развитую метаморфизацию пород, что здешние хребты. . . образовались не одновременно, не одним, но несколькими ощутимо периодическими поднятиями. . . Петрографические исследования рядом с общегеогностическими и палеонтологическими несомненно дадут в будущем если не такую полную, то, во всяком случае, такую же интересную картину истории развития здешнего края. . . Ввиду столь увлекательной перспективы, а также ввиду многоразличных сомнений, зародившихся в настоящее время, я с жгучим нетерпением ожидаю лета, чтобы начать подтверждать или опровергать возникающие вопросы».Даже в этом официальном документе чувствуется его волнение перед предстоящими исследованиями и научными открытиями.
К этому времени план его летних путешествий на 1875 г. был согласован с К. В. Гилевым, и 6 апреля тот подает рапорт Г. А. Колпаковскому о необходимости исследований северо-восточной части края с поручением их И. В. Мушкетову, приложив предварительную смету расходов на них в сумме 1200 руб. На этом рапорте Г. А. Колпаковский наложил резолюцию: «Командировку Мушкетова разрешаю и смету утверждаю с тем, чтобы она была дополнена расходом на наем лошадей для казаков, так как они не могут участвовать в экскурсии на собственных строевых лошадях». {31}
Он очень сочувственно отнесся к предстоящей экспедиции И. В. Мушкетова — приказал ознакомить военных губернаторов Сырдарьинской и Семиреченской областей с маршрутом И. В. Мушкетова, а им в свою очередь «распорядиться, во-первых, чтобы г. Мушкетову было оказываемо самое обширное содействие в выполнении его задачи: во-вторых, для конвоирования назначить по десять человек казаков. . . В-третьих, предписать уездным начальникам принимать от г. Мушкетова собранные им коллекции и пересылать в химическую лабораторию; и, в-четвертых, для указания путей назначить расторопных и хорошо знакомых с местностью проводников из туземцев. Независимо от сношений с губернаторами выдать г. Мушкетову открытый лист за моим подписанием, в котором для исполнения местными и туземными властями изложить все, что значится в настоящей. . . резолюции».{32} Такая предусмотрительность во многом способствовала успешному проведению экспедиции.В первых числах мая 1875 г. И. В. Мушкетов выехал из Ташкента и приступил к исследованию Тянь-Шаньских хребтов. Сначала он отправился вверх по долине р. Чирчик, и, осмотрев здесь месторождение каменного угля, сделал экскурсии по р. Чаткалу до горы Шауриз, что было сопряжено с немалой опасностью. Вот как это описывает сам И. В. Мушкетов: {33}
«13-го мая. От дер. Брич-муллы я направился по Чаткалу. Прямо от деревни на восток, версты через 4, дорога врезывается в горы. . . шириной 1 — 2 аршина, лепится по правому склону, левый же склон непроходим. Нужно удивляться тем смельчакам, которые впервые ухитрились проложить тропу при уклоне нередко 70—80°, хотя дорога теперь достаточно выбита, но далеко не настолько, чтобы считаться безопасной, так как с одной стороны в пропасти мчится бурный Чаткал, а с другой высятся неприступные скалы горного известняка, поднимающиеся отвесно на 6000—7000 футов над уровнем реки. . . дорога становится все труднее и часто буквально висит над пропастью в 700 футов глубины, при том крута и камениста, и лошадь едва держится на отполированной поверхности скалы. Наконец мы добрались до моста через Чаткал; это просто две жерди в 1/4 аршина толщины, лежащие концами на груде камней по берегам Чаткала; на жерди набросан хворост, все это ничем не скреплено и только сверху придавлено камнями; ширина моста всего 1 аршин, а длина 3 сажени; внизу такая бурная пропасть, что смотреть страшно; даже привычные киргизы слезают здесь с лошадей».