Геологические исследования берегов Лены были очень важны. Мнения Меглицкого и Миддендорфа относительно возраста песчаников, слагающих берега Лены, сильно расходились - на десятки миллионов лет.

Решив выяснить истину, Кропоткин начал с добросовестных, очень детальных описаний обнажений пород. Известняки Миддендорф считал более молодыми, чем красноцветные песчаники. Но Кропоткин установил, что это не так - известняки подстилают красноцветы, они, несомненно, древнее. Он обратил внимание и на новейшие образования ленской долины, которые могли бы помочь выяснить вопрос о ледниковом периоде в Сибири, а также на следы обитания первобытного человека по ее берегам. «Издавняя заселенность Азии, обилие пещер в ленских известняках - все заставляет думать, что в них могут встретиться факты для разъяснения темных вопросов о временах младенчества человеческого рода», - напишет он в отчете об экспедиции.

Диапазон интересов, проявившихся у Кропоткина в самом начале Олекминско-Витимской экспедиции, очень широк: от геологии до антропологии. Он регулярно ведет метеорологические наблюдения, а кроме того, собирает сведения по этнографии и экономике.

В последние дни мая вся экспедиция собралась в Крестовской резиденции Ленского товарищества. Сформированный здесь вьючный караван из полусотни низкорослых якутских лошадей за восемь суток прошел по таежной тропе около трехсот верст и пересек бассейн реки Большой Патом. Кропоткин назвал эту довольно мрачную местность Патомским нагорьем.

Горная страна, сложенная известняками, поверх которых разбросаны явно «инородные» валуны, снова обратила мысль Кропоткина к далекому ледниковому периоду. Он находил немало следов древних ледников и в районе приисков, где рабочим приходилось взрывать валуны, мешающие разрабатывать шахты. Их слагают породы, не встречающиеся в долине. Несомненно, что принесены они с дальних гор. Какими силами?

Ни реки, ни морские течения, ни плавучие льдины не могли этого сделать. Только ледники. Древние, уже исчезнувшие, которые покрывали некогда большую часть Восточной Сибири. В одном из писем к брату Петр сообщает: «…Писал, между прочим, опять о следах ледникового периода, которых я все ищу здесь. Неужели климатические условия Европы и Америки не распространились на Азию?»

Чтобы судить о климате прошлого, надо знать современные климатические условия. Пока о климате Сибири практически нет данных. Но вот оказалось, что на Вознесенском прииске его управляющий на протяжении восьми лет ведет наблюдение температуры воздуха и направления ветра.

День и ночь, не разгибаясь, Кропоткин переписывал данные этих наблюдений, а потом сравнил показания термометра со своим, точным, ввел в данные поправки и снабдил нового наблюдателя, которым стал местный врач, подробной инструкцией. Особое внимание он просил обратить на направление ветров, на связь с ним температур воздуха. Он собирался проверить свои предположения, возникшие еще во время экспедиции в Саяны, о переносе в Сибирь теплого и влажного атлантического воздуха на больших высотах. В нем он видел причину характерной для Сибири зимней инверсии температуры воздуха, когда при подъеме в горы становится теплее.

2 июля экспедиция вышла с Тихоно-Задонского прииска и углубилась в тысячеверстную тайгу, имея с собой лишь берестяной рисунок эвенка.

За рекой Вача в светло-лиловом тумане выступили скалистые горы Ленско-Витимского водораздела. Медленно караван взобрался на вершину мрачного горного массива, сложенного глубинными кристаллическими породами и укутанного непроглядной вековой тайгой.