На себя лично И. В. Мушкетов взял исследование центральной области землетрясения — преимущественно в горах между г. Верным и оз. Иссык-Куль, а также к востоку от Верного. В маршрутах его должны были сопровождать фотограф С. Ф. Николаи и рисовальщик Н. Г. Хлудов. Из Верного на оз. Иссык-Куль И. В. Мушкетов прошел по линии нивелировки, которую вел П. А. Рафаилов; затем по восточному побережью озера вышел к г. Каракол (ныне Пржевальск), оттуда перевалил в долину р. Чилик и, побывав на Калкане, возвратился в г. Верный. По окончании этого маршрута И. В. Мушкетов направился к западу от г. Верного и в Беловодске встретился с М. Н. Ляминым и Э. А. Штедингом. Вместе они продолжали вести наблюдения за последствиями землетрясения до г. Ташкента, где и закончили работы 8 сентября 1887 г. В Петербург возвращались через Самарканд, Бухару, Закаспийскую область и Астрахань. За сравнительно короткое время (около двух месяцев) участниками экспедиции был собран большой и интересный материал о разнообразных физико-геологических процессах, вызванных этим разрушительным землетрясением.
Прибыв в Петербург, И. В. Мушкетов занялся обработкой этих материалов и уже 5 ноября 1887 г. представил Присутствию Геологического комитета предварительный отчет по исследованию Верненского землетрясения, а окончательный был им завершен в начале 1889 г. и опубликован в 1890 г. Как установил И. В. Мушкетов, Верненское землетрясение по площади распространения не уступало таким крупным землетрясениям, как Чилийское (1822 г.), Греческое (1870 г.) и др. Эта область имела форму неправильного эллипса, длинная ось которого простиралась согласно с простиранием Тянь-Шаня почти на 1500 верст, а короткая — в перпендикулярном к ней направлении — почти на 900 верст. Эпицентр землетрясения располагался на северном склоне Заилийского Алатау и представлял собой полосу не более 5 верст в ширину и около 35 верст в длину. Центр (или фокус) землетрясения, согласно расчетам, находился на глубине от 5 до 15 верст. На северном склоне Заилийского Алатау, прилегающем к району Верного, на протяжении около 80 верст и особенно в пределах эпицентра землетрясение вызвало крупные обвалы, сдвиги, оплывины (грязевые потоки) и оползни, которые местами запрудили русла потоков, образовавших временные озера. Была перекрыта и р. Малая Алматинка, снабжавшая водой г. Верный. В результате до полудня 28 мая все арыки в городе оставались сухими, пока вода не прорвалась и не хлынула в виде грязного потока, что потом и послужило поводом для паники. Громадные оползни и оплывины возникли в долинах Кутур-Булак, Прямой Щели, Большой Алматинки, Джаман-Булак, Аксай и др.
В долину Большой Алматинки из левого ее притока, Урта-Сай, 28 мая стремительно низверглась громадная оплывина, унеся с собой более 40 человеческих жизней и много скота. На Джаман-Булаке подобная оплывина заполнила всю долину и вышла за пределы гор, как и везде представляя собой глинисто-песчаную массу вперемешку с различной величины валунами и обломками стволов деревьев. Громадные оползни, обвалы, оплывины и осыпи, загромоздившие долину Аксая и принесшие гибель более 60 человекам, «при своем падении во многих местах запрудили ее, образовав временные плотины..., вследствие чего целый день до 11 часов вечера 28 мая ниже оплывин в Аксае не было воды; только в ночь с 28 на 29 мая Аксай прорвал запрудившие его плотины и вынес с громадной быстротою массу скопившейся воды вместе с грязью, прошедшую даже до Ташкентской почтовой дороги, т. е. верст 15 вне гор., ... она заполнила все канавы, снесла мосты.. .».{17} Общее количество разрушенных и перемещенных горных пород на северном склоне Заилийского Алатау составило, по расчетам И. В. Мушкетова, не менее 440 млн. м3.
Собранный экспедицией материал по Верненскому землетрясению во многом прояснил происхождение подобных явлений в Туркестане. Существенно уточнил свои прежние взгляды и И. В. Мушкетов. «Раньше, по некоторым отрывочным наблюдениям 1874—75 гг., — писал он,{18} — я склонен считать все туркестанские землетрясения за нептунические и даже высказывал эту мысль в своих первых отчетах о путешествии по Туркестану, но исследование Верненского землетрясения 28 мая 1887 г. доставило целый ряд доказательств в пользу того, что не только Верненское, но и почти все сколько-нибудь значительные землетрясения Туркестана, в том числе и Беловодское 22 июля 1885 г., принадлежат к тектоническим, тесно связанным с дислокацией Тянь-Шаня».
На тектоническое цроисхождение Верненского землетрясения, по мнению И. В. Мушкетова, указывало: 1) положение области эпицентра, вытянутой согласно с простиранием складок и сдвигов северного склона Заилийского Алатау; 2) значительное проявление разрывной тектоники в области эпицентра; наличие крупных трещин, простирающихся в том же направлении, что и вытянут эпицентр; 3) вероятная одновременность удара по крайней мере по всей длине эпицентра; 4) вытянутость всей области землетрясения согласно с общим простиранием складок Тянь- Шаня; 5) значительная глубина залегания центра землетрясения; 6) значительная продолжительность землетрясения; 7) совпадение наибольших колебаний атмосферного давления с наступлением сильнейших подземных ударов; 8) одинаковый характер разрушения по всей линии ударов и изменение его с удалением от этой линии.
«Таким образом, — заключает И. В. Мушкетов,{19} — Верненское землетрясение 28 мая 1887 г. принадлежит к категории тектонических землетрясений, а так как эпицентр его и другие элементы вытянуты с простиранием Заилийского Алатау, то, следовательно, оно относится к группе продольных землетрясений... Основная причина его кроется в движении горных масс Заилийского Алатау, происходящем или вследствие опускания отдельных частей по трещинам сбросов и сдвигов, или вследствие горизонтального стяжения,, увеличивающего интенсивность горных складок, причем разрыв сплошности в местах наибольшего растяжения или в перегибах складок сопровождается ударом, вызывающем сотрясение поверхности. .. По аналогии с наблюдениями в других странах можно допустить преимущественное значение сбросов и сдвигов для Верненского землетрясения...».
Исходя их положений о причинной связи между новейшими тектоническими дислокациями и сейсмичностью, И. В. Мушкетов выделил в пределах Тянь-Шаня несколько зон, представлявших, по его мнению, наибольшую опасность в отношении проявления землетрясений. Изучение Верненского землетрясения показало крайнюю необходимость установления постоянных сейсмических наблюдений в России, по крайней мере в областях, наиболее подверженных таким явлениям. После Верненского землетрясения И. В. Мушкетов стал уделять большое внимание вопросам сейсмологии.
В 1887 и 1888 г. И. В. Мушкетов продолжает руководить исследованиями К. И. Богдановича и В. А. Обручева в Закаспийском крае. Даже выехав в конце июня 1887 г. в Туркестан для обследования последствий Верненского землетрясения, он просит сообщать о положении их дел, и К. И. Богданович 14 августа 1887 г. пишет ему в г. Верный.
Многоуважаемый Иван Васильевич!
Согласно Вашему желанию, я уведомляю Вас о положении дел моих и Обручева в Петербурге. С военной службой мы почти уже закончили и к 25—30 августа надеемся получить увольнительные билеты, так что в первых числах сентября‘рассчитываем уехать из Петербурга. . . С уверенностью можно сказать, что к 20 сентября мы будем в Закаспийском крае, где и надеемся встретить Вас. До ноября я рассчитываю произвести сравнительно детальное исследование северо-восточного склона Закаспийских гор, а с ноября направиться собственно в Персию. . .{20}
Но встретиться в Туркестане летом 1887 г. К. И. Богдановичу и В. А. Обручеву с И. В. Мушкетовым не удалось. В конце сентября, когда они прибыли в Чарджуй к генералу М. Н. Анненкову, И. В. Мушкетов уже возвращался в Петербург. М. Н. Анненков на сей раз встретил их не слишком любезно. Особенно остался недоволен планами К. И. Богдановича по исследованию Персии, не входившими в задачи по строительству и эксплуатации Закаспийской железной дороги, хотя несомненно представлявшими большой научный интерес. Он запросил по этому вопросу мнение И. В. Мушкетова, который в ответной телеграмме подтвердил справедливость его требования к К. И. Богдановичу и В. А. Обручеву проводить исследования прежде всего вдоль линии сооружаемой железной дороги.
В. А. Обручев так и поступил. Получив тысячу рублей и трех казенных лошадей, он направился по трассе сооружаемого Самаркандского участка железной дороги — от Амударьи через Бухару в Самарканд, а оттуда совершил три экскурсии к югу, в предгорья Памиро-Алая, где осмотрел недавно открытые месторождения бирюзы, графита и нефтяные источники.
«...После этих трех экскурсий, — писал он И. В. Мушкетову 27 января 1888 г. из Тифлиса,{21} — я пустился в обратный путь к Аму-Дарье... Уже с 15 ноября начались холода, а после возвращения моего в Чарджуй пошли постояннье дожди, что и побудило меня отложить остальные экскурсии на три весенних месяца... я, не имея в Чарджуе даже комнаты для зимовки, а только дырявую кибитку, попросил у генерала отпуск в Тифлис на зиму, который и был разрешен без затруднений. Здесь в Тифлисе я занялся составлением прилагаемого отчета о экскурсиях по Бухаре и Зеравшанскому округу для Известий Геологического комитета... В половине февраля я выеду обратно в Чарджуй и с начала марта начну экскурсии... Так как маршруты составляют значительное видоизменение против предположенных ранее..., то мне необходимо узнать Вашу резолюцию, высокоуважаемый Иван Васильевич, которую будьте любезны направить прямо в Чарджуй, откуда я выеду первого марта. В половине июня я надеюсь быть уже в Петербурге...».