В 1889 г. на Ухте побывали Ф. Н. Чернышев и Н. И. Лебедев. Поскольку в задачи Тиманской экспедиции, кроме систематического геологического изучения территории Тиманского кряжа, входило ознакомление с полезными ископаемыми Печорского края, Ф. Н. Чернышев и Н. И. Лебедев провели серию работ по разведке месторождения. Предшественники Ф. Н. Чернышева пришли к выводу, что нефтеносным является доманиковый горизонт. Такой точки зрения, в частности, придерживался А. А. Кейзерлинг, работавший здесь еще в 1841 г. Он утверждал, что образование нефти в Ухтинском районе происходило одновременно с отложением доманика, т. е. месторождение первичное, и нефтеносным горизонтом является доманик, представленный горючими известково-глинистыми сланцами.

В результате работ Ф. Н. Чернышева и Н. И. Лебедева появились основания для иной точки зрения на природу Ухтинского, месторождения. Осмотр всех выходов нефти на поверхность показал, что все они расположены вдоль антиклинали, образованной песчаномергелистым горизонтом верхнедевонского возраста. На крыльях этой антиклинали, простирание которой совпадает с простиранием Тиманского кряжа, находится доманиковый горизонт. Были проведены разведочные работы неглубокими буровыми скважинами и шурфами, при этом на р. Чути была получена нефть из скважин. Разведочные работы подтвердили предположения Ф. Н. Чернышева о приуроченности нефти к песчано-мергелистому верхнедевонскому горизонту. Позднее он высказал предположение, что нефть Ухты вторичного происхождения й находится не только в толщах девона, но и в мезозойских отложениях. Был проведен химический анализ полученной нефти, показавший ее идентичность американской нефти из верхнедевонских отложений.

Ф. Н. Чернышев заключил эти исследования такими словами: «Я, конечно, далек от той мысли, чтобы считать исчерпанным вопрос о практической пригодности исследованной нами нефтяной области; полагаю, что наша цель будет вполне достигнута, если данные, нами полученные, послужат хорошим руководством для будущего. Во всяком случае если в эту область направятся промышленные силы, то потребуются еще более солидные разведки для выяснения степени богатства запасов нефти» ^[32].

Большое значение для практики имели и основные стратиграфо-палеонтологические работы Ф. Н. Чернышева: «...изучению вопросов металлогении некоторых рудоносных провинций способствовали региональные и стратиграфические исследования общего плана, не имевшие непосредственного отношения к полезным ископаемым. К категории подобных работ относятся, например, палеонтолого-стратиграфические исследования Ф. Н. Чернышева, послужившие впоследствии основой для проведения изысканий на медистые песчаники в Приуралье и в Казахстане, а также для изучения Южно-Уральского марганцевого месторождения в районе Улу-Теляк»^[33]. Аналогичное значение стратиграфические исследования Ф. Н. Чернышева имели и для уточнения возраста и особенностей геологии угленосных толщ угольных бассейнов нашей страны — Печорского, Карагандинского, Кузнецкого и Донецкого, а также для работ по поиску, открытию и детальному изучению залежей калийных солей в районе Соликамска. и месторождений каменной соли близ Илецка и Артемовска.

Можно сделать вывод, что хотя Ф. Н. Чернышев не занимался специально вопросами минералогии, полезных ископаемых, гидрогеологии, но и в этих областях его работы оставили вполне определенный след и способствовали делу освоения природных богатств России.

Будучи по основной своей профессии геологом, Ф. Н. Чернышев внес существенный вклад и в физическую географию. За выдающиеся географические исследования он был награжден, когда ему еще не было и 40 лет, высшей наградой Русского географического общества — Константиновской медалью. Как ученый, удачно сочетавший геологические и географические исследования, Ф. Н. Чернышев может быть поставлен в один ряд с такими выдающимися русскими учеными, как И. В. Мушкетов и В. А. Обручев. После смерти И. В. Мушкетова он сменил его на посту председателя Отделения физической географии ^Русского географического общества. Его активное участие в работе этого отделения совпало с той героической эпохой, когда одна за другой снаряжались экспедиции на Север и Восток России. Чернышев — горячий энтузиаст исследования Русского Севера и Заполярья — во многом способствовал расширению этих работ. Большое значение для развития географических знаний имели собственные экспедиции Ф. Н. Чернышева на Урал, Тиман, Новую Землю, Шпицберген. В каждой из них он уделял большое внимание собственно географическим наблюдениям, и любой отчет об экспедиции содержит массу географических сведений. Недаром после каждой экспедиции Феодосий Николаевич делал доклад в Географическом обществе и публиковал материалы в его «Известиях». Такая тесная сопряженность геологических и географических исследований с тех пор превратилась в традицию, осуществляемую на практике в процессе геологического картирования малоисследованных территорий.

Многие ученые отмечали, что смерть Феодосия Николаевича в самом расцвете его полезной деятельности нанесла ущерб не только геологии, но и географии. Желая отметить значение трудов Ф. Н. Чернышева для развития географии России Отделение физической географии Русского географического общества в ноябре 1914 г. провело специальное заседание, посвященное его памяти, на котором в докладах членов общества была проанализирована его деятельность как географа. По материалам этого заседания был издан специальный выпуск «Известий Русского географического общества».

После окончания Горного института Ф. Н. Чернышев ежегодно в течение 10 лет отправлялся на Южный Урал и стал подлинным знатоком не только геологии, но и географии Уральского хребта. В 1886 г. в «Трудах Геологического комитета» вышел в свет «Орографический очерк 139-го листа», написанный Феодосием Николаевичем совместно с А. П. Карпинским. В этой работе дано описание рельефа северной части Южного Урала, установлена и геологически подтверждена непрерывность и самостоятельность главного хребта Уралтау, выступающего водораздельной линией между азиатскими и европейскими речными системами.

Новым в географии Урала стало истолкование А. П. Карпинским и Ф. Н. Чернышевым значения горы Юрма, находящейся в границе Среднего и Южного Урала, которая со времен А. Гумбольдта считалась горным узлом с веерообразно расходящимися цепями Уренга, Уралтау и Ильменских гор. На самом деле оказалось, что горная цепь, включающая эту гору с примыкающими к ней Таганаем, Коссотуром и Уренгой, с одной стороны, и Ильменскими горами — с другой, является хребтом, параллельным Уралтау.

В работах Ф. Н. Чернышева была дана геологическая основа всей горной системы северо-запада Южного Урала, представляющей собой ряд параллельных складок, вытянутых в северо-восточном направлении. Только там, где петрографический состав пород отличается большей сложностью и различным отношением к денудирующим факторам, правильность горных систем искажается. Ф. Н. Чернышев показал, что вся западная часть 139-го листа состоит из собственно гористой части, примыкающей к хребту Уралтау и характеризующейся типичной складчатостью, не замаскированной денудационными процессами, и степной области, в которой пласты горных пород залегают почти горизонтально и рельеф обусловлен преимущественно денудацией.

Феодосий Николаевич высказал сомнения в целесообразности выделения Уфимского плоскогорья в самостоятельную орографическую единицу. Это плоскогорье представляет собой широкую антиклинальную складку с довольно крутым восточным крылом, и поле каменноугольных образований не выделяется по отношению к остальной местности.

Исследования Ф. Н. Чернышева на Южном Урале показали, что реки западного склона в верхнем течении имеют меридиональное направление, протекая по продольным долинам, а затем круто поворачивают в широтном направлении. В среднем течении они текут по глубоким поперечным долинам, рассекающим горные хребты. В нижнем течении они, как правило, имеют широкие аллювиальные долины и хорошо выраженные террасы.