Ескерткіш ҚР ҒБМ Ә. X. Марғұлан атындағы археология институтының Батыс Қазақстан археологиялық экспедициясының бастамасымен 1997 жылдан бері зерттелініп келеді. Күрделі табиғи- ландшафты аймақта орналасқандықтан далалық зерттеу жұмыстарына ол мол қаржыны талап етеді.

Тұрақ көлемі 70 *20 метр жерді алып, шың- кемердің бауырында, оңтүстік және шығыс жақтарынан өте ұлкен көлемдегі Шөмішті көл соры қоршай орналасқан. Табиғи жағдайлар эсерінен ескерткіштің бұзылу үрдісі жалғасып келеді.

Тұрақта 2005 жылы көлемі 150 шаршы метр, тереңдігі 3 метрге жуық қазба салынды. Қазба жұмыстары тас қабырғалары сақталған баспана табылған, оңтүстік- шығыс және батыс беткейлерде едәуір көрнектірек жүрді.

Батыс беткейде екі құрылыстық кеңістікке тән, араға уақыт сада отырып бірінің үстіне бірі тұрғызылған екі баспана аршылды. Екі баспананың да мерзімдік ара қатынастарын әлі де анықтау керек, дегенмен төменгі баспананың қабырғасынан табылған қыш ыдыс екеуінің арасында мерзімдік алшақтық бар екенін көрсетеді. Төменгі баспана көлемі 8*6 метр тік төртбұрышты болып келген. Баспана қабырғасының жоғарғы жағы ені 1 метр болатын әктастар мен ұлутастардан жалпақ етіліп қаланған. Қабырғаның төменгі бөлігінің тазалау жұмыстары толық аяқталмағандықтан әзірге белгісіз. Жоғарғы тұрақтың тұрғындары топырақ толтырып, төменгі баспананың қабырғасын өздеріне таған жасаған. Баспананың шығыс қабырғасының үш қақпақ тастарынан басқасы жар табанына сырғып кеткен. Солтүстік- батыс қабырғасының да кей тұстары бұзылғанымен, негізгі бөлігі сақталған. Баспананың бұл жағы басқаша тұрғызылғандықтан келесі маусымдарда арнайы зерттеуді талап етеді. Жоғарғы баспана көлемі 5 метрге жуық, дөңгелек пошымды болып келген және шығыс қабырғаның жоғарғы тұсынан 170- 185 см. тереңдікте орналасқан үш қосалқылы ортадағы ошақтан жылытылған: 1; оңтүстік- батыс бұрыштағы галерея тастарында; 2. батыс қабырға астында; 3. солтүстік- шығыс бұрышта қабырға астында. Орталық ошақтың көлемі 97*87 см. және қабырғасы ішкі жағынан балшықпен сыланып кеуіп қалған және кұлмен толтырылған. Ошақтың оңтүстігінде ұзындығы 27-29 см., ені 19-20 см., және 35 сантиметрге дейін биік қабырғасы бар кішкентай жәшік және олардан оңтүстік- батысқа қарай балшықпен сыланған алаңқай бар. Бұлардың барлығы жануарлар сүйектерімен қыш оның ішінде балшықтан жасалған мыс еріту ыдыстары мен құйма қалып сынықтары, сынған тас кесектері мен келсап сияқты тұрмыс қалдықтарының астында қалған. Бұл қалдықтар осы баспанада ошақтан мыс ерітіп, құйғанын көрсетеді. Жоғарғы баспана қабырғасы үстіне тастарды жалпағынан қалаған және екі қатар тігінен қойылған қақпақ тастармен қабатталған құрылым түзген, жалпы биіктігі 15 метрді құрайды. Оңтүстік- шығыс беткейде тұратын солтүстік жартысында қазба жұмысы 2001 жылы басталған. Ол кезде баспананың оңтүстік дөңгелек қабырғасынан, қырынан тұрған биіктіктері 1 метрдей төрт қақпақ тас тазаланған.

Қабырғаның қалған бөлігі өңделген, бірдей бір- біріне тығыз етіліп тігінен қойылған ұлутастардан қаланған. Бұл маусымда бір бөлмелі баспананың қалған, беткейден төмен сырғыған солтүстік және шығыс бөлігі зерттелді. Қабатталған тас қабырғаның негізі болып тұрған, жалпағынан қаланған тастармен тігінен қойылған қақпақ тастардың жалпы биіктігі 2 метрге жуық. Баспананың батыс жағынан ені 50- 60 см қабырғаның биіктігіндей етіліп тас қаланды тәріздес, ішке кіретін дәліз жасалған. Баспана ортасынан балшықпен сыланған еденді ойып жасалынған ошақ аршылды. Баспана біраз мөлшерде қыш сынықтары, қызыл түсті күйген топырақпен сүйек- кұл аралас қалдықтары бар еденге дейін тазаланып аршылды. Баспананың орта тұсынан қамыс, ши аралас сырық жабынды табылды. Еденнен табылған ұзындығы 45 см., ені 7-10 см. дейін күйген тақтайша сынығының жоғарыға қараған беті екінші бетіне қарағанда 0,5 см. дейін қалың және тығыз болып келген.

Батыс қабырғаны 50 см дейін үңгіп, ені 50-60 см., биіктігі 40- 57 см. астау орнатқан. Астаудың түбі ішке кіретін жайдақталған еденнің деңгейінен төмен орналасқан. Астаудың алдында сырланған саты тастарымен дән үккіш тас, ал кірер есікке таяу қырынан тұрған саз балшықтан істелген кесе, бір жағы күйген сүйек жүн түткіш, тас дән үккіш және астаудың түбінен толық тазаланбай келесі маусымға қалған жауырын қалдығы көрінді. Астаудың солтүстік жақ қатарында екі қақпақ тастардан бұрыштың түбіне қарай еңкейтіліп қоршау жасалған. Өрттің салдарынан ол тұстағы малдар сүйектері де тастар да қатты күйген. Жануарлар сүйектерінің тағы бір үйіндісі шығыс қабырғаның қасынан табылды. Олар қаңқа сүйектер, негізінен тұяғымен құланның артқы аяқтары, құлан немесе киіктің омыртқа сүйектері, және осылардан оңтүстікке қарай ірі малдардың сүйектері оның ішінде тұяқсыз аяқ сүйектері бар. Бұл сүйек үйінділері құмдауыт қабатта болғандықтан және батыс жағынан жүн түткіштің қалқасында қалып, оған от тимеген. Екі сүйек үйінділері де өрттен кейін, шалған құрбандықтардың қалдығы болса керек. Баспанада бәлкім бүткіл қоныста болған өрттен кейін бұл жерді адамдар қайта жайламаған тәрізді. Бұл баспана мәдени қабатқа қарағанда беткейдегі басқа құрылымдардан кейін тұрғызылған және ұзақ пайдаланылған.

Солтүстік беткейде қазба жұмыстары 1994, басталған, пішіні дөңгелек келген тағы бір баспанада зерттеу жұмыстары аяқталды. Баспанада оңтүстік қабырғасы мен батыс қабырғаның тігінен қойылған 11 қақпақ тастары сақталған, солтүстік жартысы толығымен жардан төмен сырғып кеткен. Өткен жылдардағы қазбаларда қалдырылған жалдың біреуінің астынан, қабырға тағанының деңгейінен диаметрі 47 см. болатын ошақ орны табылды. Ошақтың қабырғасының биіктігі 25-30 см., балшықпен қалың етіліп сыланған. Баспананың батыс бөлігінде тағаннан 130 см. шығыс бөлігінде 50 см. терең етіліп шұңқыр қазылған. Баспананың төменгі жағына қатысты тас қаланды мен мәдени қабаттары анықталды. Бұл қабырға оңтүстік жағына қарай жалғасып, батыс беткейде төменгі баспанамен деңгейлесті.

Баспананы тұрғызған кезде осы жердің қыртысынан алынған, дамыған қырылыстық техника пайдаланылған. Қоныстың орнын таңдаған кезде табиғи-климаттық, тұрмыстық- шаруашылық және стратегиялық факторлардың барлығы есепке алынған. Қазылған нысанның өмір сүрген уақыты б.з.б. ІІ-ІІІ мыңжылдықтар, II мыңжылдықтың алғашқы жартысы болып мерзімделеді. Көп жылдық зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, төменгі деңгейдегі баспананың мерзімдеу уақытын анықтауға таяу жылдары қол жеткіземіз. Қыш ыдыстар жиынтығы ішінде ерекше атап өтілетіні көп қабатты қыштар болып табылады. Ыдыс пошымы, ернеулерінің жасалу түрлері, өрнектердің әртүрлілігі мен өзіндік ерекшеліктері бар. Жоғарғы деңгейдегі қыш ыдыстар мақалада авторлар бұрыннан жазып жүргендей Тоқсанбай типтес болып келеді. Төменгі деңгейден табылып жүрген қыш ыдыстар басқаша типте жасалған: пішіндерінің және өрнектерінің қарапайым болуы мен осы маңаймен шектелмеуінде. Сүйек бұйымдар жиынтығынан әртүрлі ұсақ бұйымдар, жүн түткіштер мен ұршық тескіштер т.б. табылған. Тас және кремний бұйымдарынан негізінен еңбек құралдары табылған: тас атқыш пен жебе ұштары, бұрғы, қырғыштар, келсаптар, дән үккіштер, сүйектен жасалған тегістеу құралдары т.б. біраз құралдарды жергілікті тұрғындар мыс қорыту жұмыстары кезінде пайдаланған.

Тоқсанбайдың қыш бұйымдарының жақын баламалары Еділдің орта ағысындағы волга-лбищендік типтер болып табылады. Оларға ыдыс жиектерінің әртүрлілігі, қалың немесе жаға тәрізді болып келуі, сыртқа қарай шығыңқы болуы, шеттерінің қырлы болуы, құрамында ұлутастар қоспасының болуы т.б. жатады. Баламалы қыш ыдыстар Еділдің төменгі ағысынан, Солтүстік Каспий маңынан, Батыс Қазақстан жерлерінен табылған. Зерттеуші И. В. Василевтің пікірі бойынша волга-лбищендік мәдениет түрі полтавкин-катакомбілік және ерте абаш мәдениеттерімен бір кезеңде өмір сүрген.

Тоқсанбай қонысынан алынған материалдары, мәдени қабаттары мен С14 негізінде алынған қорытындылар қоныстың б.з.б. 4 мың жыл бұрын пайда болғанын және көп уақыт бойы тіршілік ордасы болғандығын көрсетеді. Қоныс материалдарын сараптау барысында. бұл жартылай шөлейтті аймақта сол замандарда байланыстың жақсы болғандығын байқаймыз. Тоқсанбайды жасаушылар Еділ мен Орал аймақтарымен, орманды алқаптармен. далалық өңірлермен және Солтүстік Каспий маңымен тығыз байланыста болғандығы көрініп түр. Тоқсанбай керамикалық кешенін көршілес аудандардың материалдарымен салыстыра зерттеу кезінде жағдайлар анықталды. Неолиттік және қола дәуірі ескерткіштеріндегі керамикалық кешендермен нақты ұқсастықтарын анықтау қиын. Ескерткіштің өзіндік мәдени ерекшелігі оның физика-географиялық орналасуымен байланысты. Ұқсастықтар Еділ- Жайық қос өзен аралықтары, шөлейтті аудандарының ескерткіштерінен байқалады. себебі: ол жерлер Үстірттің палеогеографиялық жағдайларымен байланысты.

Ертедегі көші- қон толқындары мен мәдени- этникалық ошақтар мен Еуразия даласындағы қалалардың алғашқы нұсқалары аз болуы, Аралмен Каспий теңіздер аралықтарында ұзынынан созылып жатқан Үстірт сияқты алып шөлейтті даланың көне суреттемесін Тоқсанбай және соған ұқсас ескерткіштерісіз жасау мүмкін емес. Зерттеу қорытындысы бойынша қоныстан Үстірттің көне замандарына қатысты анық және нақты материалдар алынды. Табылған заттар кешеніне, топографиялық сараптама барысына және басқа да деректерге қарап, ескерткішті Тоқсанбайлық түрі деп жеке қарастыруға болады Бұрыннан белгілі көне тарихи- мәдени орталықтардан аулақта орналасуы және Үстірттің қиыншылығы Тоқсанбайдың өзіндік ерекше мәдениетін қалыптастырды.

Тоқсанбай қонысын және осыған ұқсас ескерткіштерді, көші-қон бағыттарын тоқсанбай мәдениетінің дәстүрін және көршілес аудандармен қарым-қатынастарын ғылыми зерттеу жұмысы, Үстірт сияқты алып шөлейтті даланың көне суреттемесін жасауға көмектеседі. Қоныстың неғұрлым интенсивті кезеңі Солтүстік Еуразия тұрғындарының- күрделі мәдени дамуымен сәйкес келеді. Тоқсанбайды жасаушылар Еділ мен Орал аймақтарымен, орманды алқаптармен, далалық өңірлермен және Солтүстік Каспий маңымен тығыз байланыста болғандығы көрініп тұр.