10 сентября передовой отряд Билибина добрался до Колымы, через два дня прибыл к устью Среднекана, где уже били ямы ольские старатели. Построив барак, билибинцы начали разведку долины ключа Безымянного.
У ольцев кончились продукты, Билибину пришлось с ними делиться. В декабре перешли на собак, конские кишки и кожу… Лишь 26 декабря пришёл продовольственный транспорт из Олы и с ним – остальные билибинцы.
Перекопали всё устье Безымянного, но продолжения ранее обнаруженной россыпи не нашли (зато Билибин выявил её черты, оказавшиеся характерными для большинства колымских россыпей). Настрой был унылым; решили разбиться на несколько отрядов. На реку Утиную послали отряд Раковского, в верховья Среднекана – Бертина, в верховья Буюнды – Цареградского. Билибин и Казанли направились «в вершину» Малтана.
12 июня 1929 года Сергей Раковский нашёл в устье реки Утиной богатую россыпь, от которой ведут отсчёт Золотой Колымы. Была годовщина отправки экспедиции из Владивостока – и ключ назвали Юбилейным. Вскоре ещё лучшие результаты обнаружились на смежном Холодном ключе. «Не приходилось сомневаться, что эти два ключа имеют крупное промышленное значение», – заключил Билибин. Уже в зиму 1929/30 года «Союззолото» начало их разведку. До 1933 года эти россыпи оставались крупнейшими объектами колымской золотодобычи.
Возвращались осенью 1929 года двумя маршрутами – для изыскания лучшего пути к морю (одна из троп впоследствии стала направлением Колымского тракта). Вышли в бухту Нагаева, где уже действовала культбаза Комитета Севера и агентство «Совторгфлота». Позже здесь вырастет Магадан.
Доклады об открытии грандиозной золотоносной провинции Билибин делал во Владивостоке, Иркутске, Москве. Его слушали, но делали поправку на «колымский патриотизм» геолога. Вернувшись в Ленинград, он продолжил, по его же слову, «пропагандировать Колыму». Ему не очень верили, но дело потихоньку шло: в 1930-м Валентин Цареградский возглавил 2-ю Колымскую экспедицию, сам Билибин остался составлять отчёты, продолжать лоббистскую деятельность. Применив геолого-статистический метод, он оценивает перспективы Колымы – и цифры приводят его самого в «священный ужас». Пересчитывает по-другому – результат выходит примерно тот же. Билибин пишет «План развития геологоразведочных работ на Колыме», обещая к 1938 году обеспечить страну запасами золота в объёме четырёхкратной добычи всего СССР на 1930 год. «В зиму 1930/31 г. мне пришлось сделать бесконечное количество докладов, писать докладные записки, уговаривать, убеждать, доказывать. Одни первый раз в жизни слышали о Колыме и наивно спрашивали: “А золото там вообще обнаружено?” Другие… считали мои цифры фантастическими, нереальными, требовали разведанных запасов. Мои аргументы… о громадности золотоносной области считались необоснованными, – вспоминал Билибин. – Несмотря на громадное количество затраченной мною энергии, все мои попытки потерпели к весне 1931 г. полное фиаско». «Союззолото» расширяло деятельность на Колыме, в Нагаево шли пароходы, но Билибин добивался иных масштабов финансирования, строительства, разведки. Его считали авантюристом, мечтателем. Требовалось предъявить надёжное золото – коренное, рудное, а не «легкомысленное» россыпное. Единственным веским аргументом была Среднеканская дайка. На поверку эта жила оказалась непромышленной, но самим фактом своей находки она сыграла важную роль в освоении Колымы – помогла привлечь финансирование и кадры.
Наконец Билибину поверили: «Поднятые мною разговоры о грандиозных перспективах Колымы не утихли… Неизвестными для меня путями они достигли наконец Совета труда и обороны… Тресты и главки не верили в мою оценку перспектив Колымы, СТО в эти перспективы поверил и решил тотчас приступить к широкому промышленному освоению Колымы». Это был третий подвиг Билибина. В 1931 году решением ЦК ВКП(б) и Совета труда и обороны создаётся «Дальстрой» – Государственный трест по промышленному и дорожному строительству в районе Верхней Колымы. Пионерский период освоения Колымы завершился, настал этап больших строек. Уже в 1932 году на пяти первых приисках (Среднекан, Борискин, Первомайский, Юбилейный и Холодный) добыли 511 кг химически чистого золота.
Но и теперь перспективы Колымы были неясны. По россыпному золоту прогнозы подтверждались, по рудному – нет. У Билибина, в 1932 году ставшего главным геологом «Дальстроя», возникли трения с директором треста Берзиным. К 1933 году стало ясно: затрачены огромные средства, а обещанных Билибиным золотых гор нет. Сам он заявлял: руководством «Дальстроя» совершён ряд серьёзных ошибок из-за «полного незнания северной тайги, пренебрежительного отношения к специфическим условиям приисковой работы и опыту старых таёжников».