Но главной целью Карелина было обследование древнего устья Амударьи. Он находит старицу этой реки — Актам и обнаруживает в ней стоячую и соленую воду (ныне это русло полностью высохло).
Путешественник делает важные выводы о причинах изменения русла Амударьи.
От Актама Карелин направляется к уединенному хребту Большие Балханы и первым из естествоиспытателей обследует этот горный массив. Также впервые Карелин изучает острова Челекен и Огурчинский, отмечая обилие там нефти и соли.
Выдающимся достижением экспедиции Карелина было обследование залива Кара-Богаз-Гол (залив Черной Пасти). "Из Балханского проследовали мы в залив Карабугазский и были первыми из русских, ступивших на страшные, негостеприимные берега его".
"Огромный Карабугазский залив, называемый по-туркменски Кули-Дарья, до прошлого 1836 года никем не был посещаем, — писал Карелин после завершения экспедиции. — Окружность его, по единогласному показанию туркмен, так велика, что для объезда необходимо 12 дней конной езды… Вода в заливе солоней морской, но не так горька… Залив Кули-Дарья соединяется с Каспийским морем узким проливом, в высочайшей степени заслуживающим внимания ученых. Вода в нем с постоянною силою стремится из моря в залив. Быстрота течения от 2,5 до 3,5 узла в час. Восточные ветры имеют мало на него влияния. Пролив сей со стороны моря имеет 117 сажен, но далее ко выходу в залив расширяется и образует устье в полверсты, шириною. Длина пролива до 2 верст, глубина посередине до 3 сажен, грунт каменистый… Вход в Карабугазский залив невозможен по причине каменного бара, поперек его лежащего, на котором три фута глубины. Рейд со стороны моря необыкновенно опасен. Дно моря усеяно скалами, и один только счастливый случай сохранил суда экспедиции в 1836 году… В заливе Карабугазском, невзирая на солкость, водится много белуг и притом очень крупных, из черной рыбы держатся лещи и судаки" (15).
Не обошелся Карелин без опасных приключений и в заливе Черной Пасти. При попытке войти в пролив баркас был подхвачен сильным течением, которое чуть было не разнесло судна о торчащие из воды рифы и камни. "С величайшим трудом и напряжением всех сил нам удалось выбиться и возвратиться назад", — писал впоследствии Карелин.
Экспедиция 1836 года была необычайно плодотворной. Она дала науке множество новейших данных о восточном Прикаспии. Кроме того, Карелин решал важные военно-политические задачи, касающиеся отношений России с Персией и независимым иомудским народом Туркмении. Г. С. Карелин внушил туркменам такое доверие к себе, что они просили принять их племя в русское подданство. Однако таких полномочий у Карелина не имелось. В архиве Академии наук СССР сохранилось письмо, врученное "от туркмен-иомудского народа посланному для заведения торговли в Туркмении господину Карелину"(16), в котором туркменские старшины выразили готовность по примеру казахского народа войти в состав России.
В конце 1836 года третья Каспийская экспедиция Карелина блистательно завершилась и благополучно вернулась в Оренбург. Предстояло составление отчета экспедиции. "Началась работа, но как? У четырех разных столов сидело по писарю из спутников его экспедиции и в одной из комнат, расположенных анфиладой, у своего письменного стола мать наша, тоже с пером за работой. Отец ходит мимо всех и, заглядывая изредка в какие-то черновые тетрадки, диктует всякому свое, совершенна различное по содержанию донесение. Молодой, загорелый, как краснокожий индеец, казачий урядник Масленников писал а рыболовстве, топограф Алексеев — заметки географические, третий о туркменах, четвертый — о сношениях России с Азией через Каспийское море, и, наконец, мать моя, основательна знакомая с грамматиками нескольких европейских языков, писала отдел по естественной истории, не затрудняясь латинской номенклатурой по привычке… Так длилась работа по нескольку часов сряду…" (17)
Вскоре отчеты были готовы и Карелин лично отвез их в Петербург, где представил министру финансов Канкрину. Научный отчет Карелина о каспийских экспедициях был опубликован лишь через 40 лет, в 1883 году под редакцией М. Н. Богданова (Путешествия Г. С. Карелина по Каспийскому морю//Записки Императорского Русского Географического общества. Т. 10).
4
После третьей Каспийской экспедиции Карелин около трех лет провел в Петербурге и Москве. Сдав отчеты о предыдущем путешествии, неутомимый естествоиспытатель готовится к новому. Устанавливает тесное сотрудничество с Московским обществом испытателей природы (МОИП), членом которого он являлся с 1828 года и до конца жизни. 20 мая 1839 года состоялось чрезвычайное заседание МОИП, на котором был утвержден проект путешествия Карелина на Алтай для исследования местных "естественных произведений". С этим проектом он едет в Петербург на утверждение.