Фердинанд Столичка, сотрудник Геологической службы в Калькутте, упорно считал, что черные вершины к югу от озера Чатыр-куль на дороге из России в Западный Китай являются потухшими вулканами. Мушкетов во время своего второго путешествия в пределы Западного Китая поднялся на сумрачные чатыр-кульские вершины и доказал, что они не имеют ничего общего с вулканами. Так навсегда была уничтожена легенда об огнедышащих горах Центральной Азии, в частности об — исполинском вулкане Байшань.

Побывав в долинах Западного Китая, подробно исследовав район Кульджи, Мушкетов отправился к южному склону сверкающего льдами Джунгарского Алатау.

Здесь уместно сказать, что путешественник, выяснив историю образования Тянь-Шаня, определил положение его хребтов, разделил на главные горные цепи.

Джунгарский Алатау был самым северным звеном великой цепи Тянь-Шаня. На юго-западе его высился Алтын-Эмельский хребет. Здесь Мушкетов пересек Тянь-Шань. Исследователь был первым геологом, открывшим в Джунгарском Алатау медно-свинцовые руды, каменный уголь, жилы железного блеска в гранитных толщах. Эти открытия Мушкетова впоследствии были подтверждены работами советских геологов, после чего здесь началась добыча полиметаллических руд.

В конце 1875 года неутомимый путешественник приехал в Петербург, и вскоре Географическое общество слушало его доклад. Мушкетов знакомил ученых со своими гениальными воззрениями на геологическую историю Тянь-Шаня. Вслед за тем вышел в свет его «Краткий очерк геологического путешествия по Туркестану в 1875 году с картою Кульджинского района и таблицами». А ученый тем временем уже готовил новый труд — «О вулканах Центральной Азии».

В 1876 году знаменитый геолог поехал на Урал, где занялся изучением золотоносных жил исполинской Кочкарской системы, пронизанной золотом, алмазами и аметистами. (Впоследствии в Кочкаре действовало свыше 400 золотых приисков!)

Но покорителя Тянь-Шаня вновь тянуло в Центральную Азию. В 1877–1878 годах состоялся поединок русского ученого с такими авторитетами, как Гумбольдт, Гордон, Шау и другие. Речь шла о подлинном положении хребтов Памира, Алая и других высочайших гор.

Ущелье и трудный перевал за Маргеланом, долина Кок-су, стены Заалайского хребта… Пройдя этот хребет по ущелью, Мушкетов поднялся на перевал и вскоре оказался на «Крыше мира». На Памире в первый раз пришлось быть недолго. Исследователь вернулся в Алай и двинулся к озеру Кара-куль. На Памир он вышел вновь у берегов угрюмого озера, лежащего в оправе из ископаемого льда на высоте в 12 400 футов.

Через Алай Мушкетов прошел на Ош, откуда направился к Ферганскому хребту и пересек его. Теперь исследователь мог делать выводы о строении Памира и его северной ограды. В Фергане и на Алае он нашел медные руды.

В 1878 году Мушкетов вновь побывал в пределах Западного Китая, перейдя горы за русским укреплением Иркештам, он спустился в долину реки Кызыл-Су (на ее берегах стоит город Кашгар). Затем вернувшись в русские владения, исследователь достиг берегов озера Чатыр-куль, где высились горы южного окончания Ферганского хребта и те самые лжевулканы, о которых сообщал калькуттский геолог Ф. Столичка. В этом походе И. В. Мушкетов провел важные исследования на стыке Алайского и Ферганского хребтов.

Прошел год, и Мушкетов покинул горы, чтобы принять участие и изысканиях Средне-Азиатской железной дороги. Ученый получил возможность исследовать пески Каракумской пустыни и Кызылкум.

Его одинаково увлекли плита из нефрита, которую он видел на гробнице Тамерлана в Самарканде, границы древнего Арало-Каспийского бассейна, летучие пески Туранской низменности, старое русло Амударьи.