בסקירה של חדר המערה התגלו שכבות דקות אחדות ובהן כמות גדולה של עצמות בעלי חיים ופריטי צור שנמצאו בתוך אדמת טרה-רוסה חומה אדמדמה. המכלול שויך לתקופה הפליאוליתית התיכונה (250,000–50,000 לפני זמננו בקירוב). כחמישה מטרים דרומה נתגלתה מערה נוספת עשירה במשקעי מערות. לא נמצאו בה שרידים ארכיאולוגיים ולא ברור הקשר הסטרטיגרפי והכרונולוגי בין שתי המערות.

מטרת החפירה הייתה להבין את הסטרטיגרפיה הבסיסית במערה, לזהות את התקופות ואת אופי הפעילות האנושית ולנסות ולשחזר את ההיסטוריה הארכיאולוגית והגיאולוגית של המערה. כמו כן נעשה ניסיון לשחזר את סביבת החיים הקדומה באתר.
 
היום משתרעים שרידי המערה על שטח של 6×10 מ' ונראה כי במקור הייתה גדולה יותר. את המערה ניתן לחלק לשניים: מקטע דרומי שבו אדמת טרה-רוסה אדמדמה חומה סטרילית ומקטע צפוני שרוב הסדימנטים בו הם אנתרופוגניים. במקטע הצפוני זוהו שני חדרים נפרדים: החדר המרכזי מדרום (3.8 מ' רוחב, 7 מ' גובה, עומק לא ידוע) וחדר קטן יותר מצפון (1. 7 מ' רוחב, 2.4 מ' גובה, עומק השתמרות 1.1 מ'; איורים 3–4). קשה לקבוע היכן היה פתח הכניסה למערה, אולם סביר שהיה במזרח.
 
נחפר שטח של כ-20 מ"ר ברשת (1×1 מ'). סומנו ריבועים H–A בציר צפון–דרום ו-1–6 בציר מזרח–מערב. החפירה נערכה ביחידות (5–10 ס"מ עומק) שהמעבר ביניהן נעשה על סמך שינויים בצבע ובטקסטורה של האדמה. חלק קטן בלבד של המערה נחפר ובכל הסדימנט נעשה ניפוי יבש; בכ-20% מהסדימנט נעשה ניפוי רטוב בנפה של 1 מ"מ, כדי לאתר שברי צור ועצמות זעירים.
 
סטרטיגרפיה
שחזור תולדות המערה מתואר להלן מלמטה למעלה (איור 4).
שלב 1: נוצרה מערה דמוית חדר בעקבות פעילות קרסטית אינטנסיבית שהובילה ליצירת משקעי מערות.
שלב 2: לכשפסקה הפעילות הקרסטית במערה, החלה הפעילות האנושית (שכבות XVIII). עדות לכך היא היעדרם המוחלט של משקעי מערות בסדימנט האתרופוגני, המורכב מטרה-רוסה מהודקת בצבע אדום-צהבהב בהיר, תצבירי גיר וחומצת מנגן. השרידים הארכיאולוגיים מאופיינים בעצמות בעלי חיים, פריטי צור ואולי שרידי מוקד.
שלב 3: שלב זה מאופיין בערמות סלעים ואבנים שבורות (שכבה VII) שמקורן בהתמוטטות תקרת המערה והקיר. שכבה זו משתפלת מצפון כלפי הקיר הדרומי. בקצה השיפוע הייתה הצטברות של עצמות שבורות ופריטי צור, רבים מהם בברקציה. שרידים ארכיאולוגיים נמצאו מעל המפולת ומתחתיה.
שלב 4: הקרקע בשכבות הארכיאולוגיות העליונות (VIII) דומה לזאת שבשלב 2. שכבות אלה כללו אופקים דקים של פריטי צור ועצמות בעלי חיים. יש לציין במיוחד שרידי מוקד ובו פריטים שרופים רבים, כולל פריטים זעירים (ריבוע C, שכבה IV).
שלב 5: המערה נעזבה והתמלאה באדמת טרה-רוסה אדמדמה ובה תצבירי מנגן שיצרה שכבה עבה (I; כ-2.6 מ' עובי).
 
מכלול הצור
בדיקת מכלול הצור נעשתה באמצעות ניתוח המאפיינים לתיאור התכונות הטכנו-טיפולוגיות של הפריטים. מרבית מכלול האבן עשוי מצור ונמצאו פריטים אחדים העשויים מגיר. נעשה שימוש בשני סוגי צור, אחד שקוף למחצה ודק גרגר ושני צור גירני אטום וכהה גס גרגר. פריטים אחדים עשויים מצור ורדרד. גרעינים נעשו גם על בולבוסי צור וגם על חלוקי נחל. בולבוסי צור נמצאו בסלע הגיר הטבעי של רכס א-דיב ובוואדי קנה, שם גם נמצאו חלוקי צור.
המכלול עובד על פי הסטרטיגרפיה של האתר, וכולל את שלב 2 (שכבות XVIII) ושלב 4 (שכבות VIII). שלב 3 (שכבה VII) שבו נמצאו פריטים אחדים בלבד עובד עם מכלול שלב 4. החומר מהחדר הצפוני עובד בנפרד ולא ניתן היה ליצור קורלציה ברורה בין השכבות שנמצאו בחדר זה לבין השכבות במערה. גם ערמות המחפרון עובדו בנפרד בשל  אופיין המעורבב.
המכלול (N=1496) כלל 813 פריטי אבן שמקורם בחפירה ועוד 683 פריטים שנאספו מערמות המחפרון. אחוז נמוך של גרעינים, פסולת גרעינים ונתזים ראשוניים אופייני לכל השכבות ומעיד על כך שהשלבים הראשוניים בעיבוד הגרעינים נעשו מחוץ לאתר.
ניתוח הממצא מלמד שנעשה שימוש בשתי טכניקות עיבוד זו לצד זו: שיטת הטכנולוגיה הלהבית להפקת להבים ושיטת הלבלואה ששימשה להכנת נתזים.
שלב 2 (שכבות XVIII): שכבות אלה מאופיינות באחוז גבוה של להבים (21%) במכלול. פרטים המשויכים למערכת הלהבית כוללים גרעינים עם משטח אחד (איור 5: 1), להב עם רכס, שני סכינים עם גב טבעי ולהבים אחדים מאורכים ועבים שאינם שייכים למערכת הלבלואזית. רצף ההפחתה הלבלואזי מהווה 5% מהמכלול ומרבית התוצרים הם נתזים. הפריטים השייכים למערכת הלבלואה כוללים נתזים, גרעין יחיד בטכניקת לבלואה ליצירת להבים ולהב לבלואה יחיד. לא נמצאו חודי לבלואה או נתזים משולשים קצרים. נמצא מעט של כלים משובררים. אלה עשויים בעיקר על פריטים עבים ומאורכים. קבוצת הכלים הגדולה היא זו של מקרצפים (איור 5: 2). כן נמצאו להבים משובררים (איור 5: 3), חודים וכלים קטומים. אחד מהחודים דומה לחוד אבו-זיף, למרות ששברורו אינו כה עדין ואחיד (איור 5: 4).
שלב 4 (שכבות VIII): בשלב זה, בדומה לשלב 2, מופיעות שתי השיטות הטכנולוגיות, הלהבית והלבלואה, אולם שיטת הלבלואה נפוצה יותר. ההבדל במכלולי שני השלבים הוא ביחס שבין שתי השיטות. ככלל, הפריטים הם קצרים ודקים יותר מאלה שבשלב 2 .שיטת הלבלואה מורכבת בעיקר מגרעינים בטכניקת לבלואה ליצירת להבים (איור 6: 1) וכן להבים, נתזים וחודים בטכניקת לבלואה (איור 6: 2, 3). הטכנולוגיה הלהבית כוללת גרעיני להבים אחדים וכן את הלהבים עצמם. מקרצפים (איור 6: 4) שולטים במכלול הכלים; כן נמצאו שקערוריות ופריטים קטומים.
 
מכלול הצור בחדר הצפוני קטן ובולט בו האחוז הגבוה של הלהבים (איור 7: 1, 4) המופיעים עם פריטי לבלואה (איור 7: 2). הכלים הבודדים כוללים מקרצפים (איור 7: 3), חוד, שקערוריות ומשוננים (איור 8).
מכלול הצור מערמות המחפרון מעורב וכולל פריטים מכל השכבות. הכלים והגרעינים שנמצאו דומים לממצא מהשכבות האנתרופוגניות וכוללים טיפוסי כלים דומים וכן גרעיני לבלואה וגרעיני להבים.
 
ממצא בעלי החיים
בבדיקה ראשונית של עצמות בעלי החיים מהחפירה נמצא כי האיילים הם הנפוצים במכלול. מבין מיני האיילים נמצאו היחמור הפרסי (Dama mesopotamica), אייל הכרמל (Capreolus capreolus) ואייל אדום (Cervus elaphus). מינים אחרים שנמצאו הם הצבי (Gazella gazella) ובקר הבר (Bos primigenius; איור 9). חיות ציד קטנות הן נדירות. מבין היונקים הקטנים זוהו שני מיני מכרסמים, נברן השדה
(Microtus gunetheri) ועכבר השדה (Mus macedonicus). השתמרות העצמות דלה וחלק ניכר מעצמות הגפיים הארוכות מכוסות בשכבה עבה של קליפה גירנית. שיניים השתמרו טוב יותר, בעיקר לסתות של איילים ובקר הבר.
 
ואדי קנה ידוע בעושר האתרים הפרהיסטוריים המתוארכים לתקופות הפליאוליתית התיכונה והנטופית ועד לתקופות הניאוליתית והכלקוליתית. חשיפתה של מערת עמנואל חשובה בזכות מיקומה במרכז הרי שומרון, כ-25 ק"מ מצפון-מערב למערת שוקבה. נכון להיום מוכרים בדרום הלבנט אתרי מערות מהתקופה הפליאוליתית התיכונה בעיקר מאזור שפלת החוף והמורדות המערביים של הרי השומרון.
באתר תועדו עשר שכבות ייחודיות. בכל השכבות נמצאו פריטים ארכיאולוגיים ועצמות בעלי חיים מלבד בשכבה העליונה. האופקים האנתרופוגניים מופרדים לשני שלבים בשכבה עבה של מפולת. יש הבדל ברור בין מכלול הצור שמעל שכבת המפולת לזה שמתחתיה, למרות המדגם הקטן והמספר הנמוך של פריטים. שלב 2 (שכבות XVIII) שמתחת למפולת הוא מכלול להבי בעיקרו, עם פריטים גדולים, להבדיל משלב 4 (שכבות VIII) שמעל המפולת המאופיין בשימוש רב יותר בטכנולוגיית לבלואה. בשלב זה של המחקר קשה לקבוע את פער הזמן בין שני השלבים. נראה כי המכלול הליתי בכללותו שייך לתעשיות מטיפוס 'טבון D' מראשית הפליאולית התיכון. כמו ביחידה E במערת היונים הטכנולוגיה הלהבית מתקיימת בו-בזמן עם טכנולוגיית הלבלואה ויצירת הפריטים המאורכים קודמת ליצירת הפריטים הקצרים. לאחרונה ניתן תאריך TL של Ka 20 ±186 ליחידה E במערת היונים.
מכלול בעלי החיים העשיר באיילים ובמיוחד ביחמור פרסי מעיד על סביבת חיים מיוערת ואילו מיני המכרסמים שנמצאו מצביעים על סביבה עשבונית ופתוחה יותר. נוכחות המכרסמים עשויה להעיד על פרקי זמן שבהם המערה הייתה פתוחה ולא מיושבת בבני אדם. משך הזמן של פרקים אלה אינו ידוע. השליטה של היחמור הפרסי במכלול בעלי החיים מצביעה על תאריך בראשית תקופת הפליאולית התיכון, בהסתמך על דמיון המכלול למכלולי בעלי חיים מאתרים אחרים המתוארכים לתקופה זו, כגון קסם, מיסיליה וטבון (ר' איור 1). תאריך ה-U/Th המאוחר ביותר של משקעי המערות שעל בסיס הסלע הטבעי במערה הוא Ka 191 –213 (איור 10). לפיכך, השכבות הארכיאולוגיות מאוחרות ל-Ka 191. ראוי לציין שנמצאו פריטים אחדים ועצמות בעלי חיים משולבים בפני השטח של קליפת משקעי המערה המרצפים את תחתיתה (איור 11). תופעה זו מעידה על פרק הזמן הקצר שחלף מהיווצרות משקעי המערה להתיישבות האדם.