«Идея создания национального музея,—писал Ф. Н. Чернышев,— выяснялась медленно. При первых обсуждениях организации музея были живы и другие представления о музее, так возникала мысль о том, чтобы сохранить, ввиду традиций Академии, в нераздельном виде сибирские коллекции, выставив их палеонтологические остатки в стратиграфическом порядке; предполагали устроить особые стратиграфические и палеонтологические коллекции справочного характера. В виде отдельных коллекций думали выделить метеориты и почвы. В основание палеонтологического отделения (беспозвоночных животных) предполагалось положить устройство систематической палеонтологической коллекции в зоологическом порядке, чтобы дать сравнительный материал для всякого рода палеонтологических работ. Устройство подобного рода систематических коллекций обсуждалось также для отделений минералогического, петрографического и динамической геологии. Палеофитологическое отделение думали расположить в стратиграфическом порядке» [17]. Ф. Н. Чернышев последовательно настаивал на том, чтобы музей был действующим и научно-исследовательским.
Титаническая работа Ф. Н. Чернышева по воссозданию музея характеризовала сущность всей его неукротимой натуры: «Борьба шла внутри Академии за каждый метр помещения, за каждую книгу для вновь создаваемой библиотеки музея; борьба шла и вне Академии с правительственными органами за каждый рубль сверхсметного кредита на оборудование музея, покупку коллекций и т. д. И если в первом случае победа быстро доставалась Ф. Н. Чернышеву, то во втором она достигалась годами ожидания, и ее результаты получались уже тогда, когда многое успевало измениться и достижения не радовали победителя. Заявления и ходатайства Ф. Н. Чернышева, доклады и протоколы комиссий, посвященные делу музея, служат красноречивыми документами борьбы живого, развивающегося организма музея с глухим и слепым бюрократизмом правительства. Годовые отчеты о деятельности музея мало-помалу превращалась в „мартирологи“, по выражению непременного секретаря Академии С. Ф. Ольденбурга, а музей задыхался в петле долгов, платить которые было не из чего. Лучшей иллюстрацией к истории борьбы и „мученичества“ Ф. Н. Чернышева за жизнь музея может служить серия его служебных записок „О покрытии задолженности Геологического музея"» [18].
Несмотря на все меры по упорядочению и в связи с притоком все новых коллекций, задолженность музея продолжала расти. В 1910 г., когда она достигла 5000 руб., Ф. Н. Чернышев возбудил ходатайство об уплате их из государственных средств. Правление Академии наук представило по этому поводу соответствующий законопроект через министерство просвещения в Государственную думу, но он был отклонен. «Считаю своим долгом присовокупить,— писал министр просвещения А. Н. Шварц,— что заключение бюджетной комиссии об отклонении законопроекта основывалось на следующих соображениях: по мнению бюджетной комиссии, все данные, которыми подтверждена необходимость отпуска испрашиваемого сверхсметного кредита, свидетельствуют о полном отсутствии порядка в ведении хозяйства Геологического музея и в расходовании отпускаемых ему средств. Имея свой определенный бюджет, каждое учреждение Академии наук при удовлетворении своих потребностей должно строго придерживаться его пределов и не допускать таких издержек, которых оно не в состоянии оплатить. Если же производство таких расходов, превышающих сметные назначения, представляется необходимым, то учреждение должно испрашивать для этого своевременно, т. е. ранее производства расхода, соответствующие средства» [19].
Ф. Н. Чернышев и после такой отповеди со стороны правительственных чиновников не смирился и обратился с новым ходатайством: «Если бы бюджетной комиссии было известно, что за вычетом оплаты персонала быстро растущего музея на все его расходы остается лишь 600 р. в год, то, надо полагать, заключение комиссии было бы иное. Как бы то ни было, но положение музея с каждым месяцем становится тяжелее, так как из своего скромного бюджета он не только не в состоянии оплатить старые долги, но даже не имеет возможности, не останавливая работы в музее, покрыть необходимые текущие расходы. Часть тех счетов в сумме свыше 800 р., которые крайне необходимо оплатить, я покрыл из своих личных средств, но остаются еще столь же срочные долги. Обращаюсь с просьбой возбудить ходатайство у министра народного просвещения об ассигновании им хотя бы 1000 р., что могло бы облегчить дальнейшее финансовое положение музея» [20].
Аналогичные ходатайства Ф. Н. Чернышев был вынужден составлять часто, но нередко они оставались тщетными.
Стремясь превратить Геологический музей в национальный по образцу западноевропейских и американских, Ф. Н. Чернышев возлагал надежды на частные пожертвования, которые были распространены на Западе. В 1907 г. он вместе с академиками В. В. Радловым, К. Г. Залеманом, И. П. Бородиным и Н. В. Насоновым предложил проект положения о попечительских советах при музеях Академии наук [21], в котором в качестве примера использования этой формы помощи музеям назывались Германия и Североамериканские Соединенные Штаты. Предполагалось, что правильно организованное участие посторонних лиц в пополнении и благоустройстве музеев позволит решить ряд проблем академических музеев, возникающих из- за хронического недостатка средств на покупку коллекций и командировки сотрудникам для сбора музейных материалов. 31 мая того же года такой совет был организован при Геологическом музее.
В 1903 г. в связи с 200-летием Петербурга Геологическому музею по предложению Ф. Н. Чернышева было присвоено имя Петра Великого в ознаменование его заслуг в основании минералогического отделения Кунсткамеры, которое началось с минералогических коллекций, собранных Петром І. Ф. Н. Чернышев стремился этим привлечь внимание правящей верхушки к нуждам музея.
По инициативе Ф. Н. Чернышева в 1906 г. Геологический музей был разделен на два отделения — геологическое и минералогическое. На должность заведующего Минералогическим музеем по рекомендации Ф. Н. Чернышева был приглашен избранный в Академию наук В. И. Вернадский, сотрудничество с которым помогло решить многие проблемы музея. После смерти Ф. Н. Чернышева В. И. Вернадский был назначен вместо него директором всего Геологического музея, а геологическим его отделением стал заведовать избранный в Академию Н. И. Андрусов.
Заботами Ф. Н. Чернышева в музее были созданы библиотека и химическая лаборатория. В 1904 г. он выступил с предложением о передаче музею геологического и минералогического отделов Библиотеки Академии наук, обосновав это тем, что отсутствие необходимой литературы серьезно затрудняет работу в музее русским и иностранным ученым. Хотя полностью передача Геологическому музею геологической и минералогической литературы не состоялась, но по настойчивой инициативе Ф. Н. Чернышева, согласно действующему постановлению Общего собрания Академии, музей стал получать из Библиотеки Академии наук все периодические издания, а также отдельные работы по специальности.
Значительную часть библиотеки музея составили переданная ему в дар библиотека академика Ф. Б. Шмидта и завещанная ему после гибели на Кавказе библиотека ученого хранителя музея В. И. Воробьева; последняя содержала ценные книги по минералогии, которых было очень мало в музее. Ф. В. Шмидт до самой смерти присылал в музей все оттиски и отдельные издания, которые он получал от русских и иностранных геологов. Кроме того, благодаря обширным связям и влиянию Ф. Н. Чернышеву удалось договориться о снабжении библиотеки изданиями многих отечественных и зарубежных геологических учреждений. Присылали свои издания многие учреждения Академии наук, Геологический комитет, Горный департамент, Минералогическое общество, университеты России, Геологический институт университета в Упсале и др.
За время директорства Ф. Н. Чернышева музей стал регулярно пополняться коллекциями. Так, в 1900 г. поступило пять коллекций, в 1901 г.— девять коллекций, в 1902 г.— 16, в 1903 г.— 12, в 1904 г.-- 31, в 1905 г.-27, в 1906 г.-44, в 1907 г.-33, в 1908— 1909 гг.-69, в 1911 г.-100, в 1912 г.-163, в 1913 г.- 152. Ф. Н. Чернышев привозил новые коллекции из всех мест, где ему пришлось побывать: из геологических экскурсий сессий МГК, из командировок по делам Геологического комитета и т. д. Например, в 1906 г. он передал в музей коллекции, собранные им в Шотландии во время празднования 100-летнего юбилея Лондонского геологического общества.