בחודשים דצמבר 2011 וינואר 2012 נערך סקר ארכיאולוגי לאורך 'המסילה המזרחית' שבעמק 'המרזבה' (רישיון מס' 310/2011-S; נ"צ 19136-993/64060-71220), לקראת שיקום מסילת הרכבת. הסקר, מטעם רשות העתיקות, נערך על ידי י' קורנפלד (צילום), ר' עסיס וא' דיין, בסיוע ח' בן ארי וא' דגוט (GPS), ל' ברדה (מיפוי), ע' מרדר ופ' ספיבק (ייעוץ פרהיסטורי), וכן ר' טואג, ד' מסארווה וח' אשכנזי.
תוואי השטח שנסקר נמצא בעמק 'המרזבה' – עמק צר וארוך התחום בין שולי הרי שומרון ממזרח ובין גבעות החמרה ממערב. אדמת עמק 'המרזבה' היא אדמת סחף כהה, פורייה ועשירה. העמק מנוקז בנהר הירקון ובנחלים אחדים – נחל חדרה, נחל אלכסנדר, נחל שילה ונחל בית עריף – ובשל כך לא התפתחו בו ביצות רחבות ידיים שהיו מקשות על ההתיישבות באזור. העמק אפשר סלילת דרכים מצפון לדרום והתאים לפעילות חקלאית. לאורך כל התקופות התרכזו היישובים בשיפולי ההר ועל גבעות החמרה, ובעמק עצמו התקיימה פעילות חקלאית ומסחרית ענפה.
בשנת 1915 החלו השלטונות התורכיים בבניית מסילת ברזל לאורך השפלה, במרחק מה מהים התיכון, כדי להגן עליה מפני תותחי הצי הבריטי ששלט בים ביד רמה. מסילה זו כונתה 'המסילה המזרחית'. תחנת המוצא שלה הייתה בטול כרם, שם התחברה למסילת השומרון שהגיעה עד חיפה, דמשק וסעודיה. בהמשך, עקב מחסור בפחם להנעת הרכבות בימי מלחמת העולם הראשונה בעקבות סגר ימי, נסללו שלוחות לעבר יער חדרה ורמות מנשה כדי להסיק את הקטרים בעצים. לאחר מלחמת העולם הראשונה, המשיכו הבריטים את השלוחה לחדרה וחיברו אותה לחיפה. רוחב המסילה התורכית לא תאם את רוחב הקרונות הבריטיים, ולכן היא שופצה והורחבה. בשנת 1936, בעקבות המרד הערבי, הוקמו מבני פילבוקס סמוך לגשרי הרכבת. לאחר הקמת מדינת ישראל יצאה המסילה המזרחית בהדרגה משימוש עד שרובה פורק, למעט מקטעים ספורים באזור ראש העין, חדרה ולוד. כיום עומדת המסילה המזרחית בפני סלילה מחדש כחלק ממערך המסילות של רכבת ישראל.
באזור נעשתה פעילות פיתוח בת ימינו ויש לשער שזו הביאה לכיסוי רוב השרידים שבתוואי הסקר ולכך שאי אפשר היה לזהותם. בסקר תועדו 60 אתרים (1–8, 10–24, 26–44, 46–63; איורים 1–11). חלק מהאתרים, כגון מבני פילבוקס ודרכים, מתוארכים לעת החדשה ולהם חשיבות היסטורית; וחלקם, כגון מערה, קבר, ריכוזי צור וחרסים קדומים. נתזי הצור והחרסים נמצאו שחוקים ואי אפשר לתארכם, אך הם מעידים על פעילות נרחבת לאורך התוואי הן בתקופות היסטוריות הן בתקופות הפרהיסטוריות.
השרידים מן העת החדשה כללו שרידי מבנים מנדטוריים (1), מבני פילבוקס (6, 18, 26, 51, 56), גשרים (18, 20, 26, 30, 36–40, 44, 60), כבישים (2, 54) ותוואי של דרך או תשתית בנויה מאבני גוויל (7; 30 מ' אורך לפחות).
השרידים הקדומים כללו בארות (31, 55, 57, 63), חציבות (23), מערה שתקרתה קרסה (24), דרך (34), ריכוזי חרסים (3–5, 8, 11, 12, 14–16, 28, 29, 32, 33, 35, 43, 48–50, 52, 53, 55, 58, 59, 61, 62) וריכוזי צור (4, 5, 8, 10, 12, 13, 15, 17, 19, 21, 27, 28, 32, 41, 43, 58). שרידי מבנים זוהו בחמישה אתרים: מבנה שסביבו תפזורת חרסים ונתזי צור (4), שרידי מבנה עות'מאני (42), קבר שיח' שכיפתו הרוסה (53) וקבוצת מבנים הבנויים מאבני גוויל (46, 47). כן נסקרו שולי האתרים תל זרור (8), תל תאנים (22) וחורבת שארי (53).