Одновременно стало поступать все больше и больше сведений о природе самого архипелага, в первую очередь суши. В 1872 году австрийский геолог Ханс Хефер при высадках на острова в Архангельской губе обнаружил слагающие породы каменноугольного возраста порядка 280–350 миллионов лет. Более древние породы силурийского возраста (образовавшиеся 400–440 миллионов лет назад) он встретил в Маточкином Шаре, причем возраст пород он определил по находкам ископаемой морской фауны, нередко теплолюбивой. Таким образом, можно было сделать вывод о формировании слагающих пород на Новой Земле в условиях моря и развивать его на будущее, как вдруг швед Адольф Эрик Норденшельд несколько лет спустя привез образцы остатков деревьев пермского возраста (230–270 миллионов лет) с полуострова Гусиная Земля, и вся первоначально вырисовывающаяся схема поиска была нарушена. А тут еще в обломках пород стали попадаться совсем молоденькие ископаемые белемниты и аммониты, но, как назло, нигде в обнажениях — что сразу породило массу вопросов в геологической истории Новой Земли — отчего, почему? — на которые пока не было ответов, так что для будущих геологов новой формации (в отличие от геогностов типа Лудлова) тогда наметилось самое обширное поле деятельности. Прежде всего требовалось объединить отдельные находки на побережье (тем более что «глубинка» архипелага оставалась сплошным «белым пятном»), удаленные друг от друга на сотни километров, некой общей единой природной системой — для этого и понадобился Русанов.

Накапливались также сведения о климате Новой Земли, в чем в описываемое время отличились норвежские промышленники, нередко зимовавшие на архипелаге (например, Сиверт Тобисен на острове Большой Заячий в 1873–1874 годах или Челль Бьеркан в Малых Кармакулах в 1876–1877 годах). Несколько раньше немецкий географ Август Петерман опубликовал сводную карту на север Новой Земли по результатам съемок норвежских промышленников в тех местах, куда так и не добрались русские моряки. В это время в связи с климатическими изменениями в районе Новой Земли и в Карском море возникла благоприятная ледовая обстановка, которой немедленно воспользовались многие норвежские промысловики, в то время как наши поморы еще долго оставались в скованном льдом Белом море. Нередко норвежцы огибали Новую Землю с севера, публикуя все новые и новые сведения о своих успехах в освоении новых промысловых районов, что вызвало настоящий взрыв неоправданного энтузиазма среди ученых. На радостях немецкий географ Оскар Пешель возвестил: «Все, что до сих пор было нам сообщено о Новой Земле и о Карском море, оказывается грубой и постыдной мистификацией. Недоступность Карского моря — чистый вымысел, — оно может служить для рыболовства, но не ледником» (цит. по: Визе, 1948, с. 103). Действительно, целая серия плаваний норвежцев благоприятствовала такой точке зрения. Правда, уже осенью 1872 года льды от западных берегов Новой Земли утащили судно австро-венгерской экспедиции «Тегетгоф», что привело на будущий год к открытию Земли Франца-Иосифа. Потом участники экспедиции были вынуждены бросить свое судно и отплыли на шлюпках к Новой Земле, где в заливе Пуховый были взяты на борт шхуны помора Федора Воронина (деда знаменитого ледового капитана советской поры) — поморские традиции в части оказания помощи плавающим и путешествующим со времен Баренца не изменились. Не отрицая вклада иностранцев в изучение Новой Земли, лишь отметим, что, как правило, они шли по следам наших предков. Так, когда Фридрих Мак, как он считал, оказался в неизвестном заливе, он обнаружил там поморские кресты с именами и датами — по справедливости он назвал его Русской Гаванью. Очевидно, помня об этом, наши картографы оставили на картах архипелага, в свою очередь, норвежский топоним — гавань Мака.

До поры до времени русское правительство не обращало особого внимания на активность иностранцев в своих полярных владениях, что на какой-то момент породило у них даже неоправданные надежды, вплоть до территориальных приобретений, за что ратовали иные скандинавские газеты. В русских же правительственных кругах по этому поводу долгое время царило странное молчание, несмотря на то, что российские подданные ненцы из рода Вылки стали переселяться на Южный остров на постоянное местожительство из Печорских тундр еще с 1867 года. Немного позднее в Малые Кармакулы были переселены еще семь ненецких семей общей численностью 35 человек — таким образом, здесь возникло постоянное промысловое становище, которое было дополнено строительством спасательной станции для оказания помощи потерпевшим бедствие морякам и промысловикам. В 1878–1879 годах здесь остался на зимовку штабс-капитан Корпуса флотских штурманов Евстафий Алексеевич Тягин для выполнения программы метеонаблюдений, причем с женой — ему не только пришлось принимать у нее роды, но и крестить собственного ребенка. Для снабжения обитателей архипелага с 1880 года из Архангельска начались регулярные пароходные рейсы в Малые Кармакулы, в 1889 году продолженные до Маточкина Шара. Первые постоянные русские промышленники переселились на Южный остров лишь в 1893 году.

Примерно в то же время отчетливей обозначилась роль Новой Земли в качестве исходного рубежа Северного морского пути, в чем немалая роль принадлежала шведскому полярному исследователю Адольфу Эрику Норденшельду, который с улучшением ледовой обстановки в 1875–1876 годах совершил несколько плаваний в Карское море на деньги Сидорова, заинтересованного в развитии мореплавания на Севере. После первых же плаваний стала понятна роль новоземельских проливов для нормального развития Севморпути. Как отмечалось ранее, Норденшельд провел на Новой Земле целый ряд интересных наблюдений, в частности, отметив явное сходство ледниковых покровов Гренландии и Северного острова Новой Земли, не считая размеров.

Так или иначе, изучение архипелага продолжалось, хотя и не носило систематического характера.

Во время Первого Международного полярного года 1882–1883 годов в Малых Кармакулах действовала русская полярная станция под начальством лейтенанта Константина Петровича Андреева — в то время персонал таких станций практически во всех странах комплектовался из военных моряков, которым служба на берегу вдали от родных мест была достаточно знакома, как и производство необходимых наблюдений. Результаты наблюдений этой станции оказались крайне важными на будущее, поскольку характеризовали интенсивные атмосферные и другие природные процессы в зоне так называемого Арктического фронта на контакте различных воздушных масс воздуха из умеренного пояса и высоких широт. Однако выяснилось, что многие приборы просто неприспособлены для таких условий, показания которых то и дело «зашкаливало». В первую очередь это относилось к свирепому новоземельскому ветру — стоку (или встоку, названному так поморами, поскольку на побережье Баренцева моря он обычно задувал с востока), нередко создававшему проблемы с проведением наблюдений, особенно когда нельзя было покидать жилые помещения. Надо ли говорить, насколько это были важные данные в эпоху парусного мореплавания, даже если причины возникновения таких ветров до поры до времени оставались тайной Новой Земли за семью печатями — до ее разгадки оставалось всего полвека.

Эти результаты в окрестных водах были пополнены также наблюдениями на двух экспедиционных судах, дрейфовавших на юге Карского моря, — «Варна» и «Димфна». Тем самым впервые в этой части Арктики появилась возможность пространственного синоптического анализа, но, разумеется, лишь после окончания дрейфа, поскольку радио в то время еще не пришло в Арктику, и не только. С учетом дрейфа «Тегетгофа» выходило, что Новая Земля располагается между двумя различными системами дрейфа, течения которых направлялись в противоположных направлениях — в Карском море к югу, а в Баренцевом — к северо-востоку. Мозаика взаимосвязей в природной системе Новой Земли еще только начинала складываться в общую картину, но ее отдельные куски уже становились если не вполне понятными, то доступными для осмысления и, главное, для поисков причин, объяснявших природные особенности архипелага.