При подготовке Общей геологической карты Европейской России в числе первых работ была предложена территория 139-го листа, материал для которого мог быть собран в относительно короткий срок. В Горнозаводской части Южного Урала ученые начали работать еще во второй половине XVIII в. В 1770 г. по площади 139-го листа прошли маршруты экспедиции академиков П. С. Палласа и И. И. Лепехина, которые в своем описании ограничились отдельными указаниями на выходы некоторых пород и полезных ископаемых. С 1783 по 1791 г. Южный Урал трижды посетил И. Г. Герман, в трудах которого имелись указания на геологическое строение площади от Симского завода до Уральского хребта, сложенной известняками, мергелями, песчаниками, сланцами, гнейсами и гранитами, И. Г. Герман зафиксировал целый ряд особенностей геологического строения этого района. Им же была составлена первая геологическая карта местности с указанием выходов различных пород и месторождений полезных ископаемых. В 1826 и 1834 гг. П. П. Аносов опубликовал в «Горном журнале» две статьи, в которых затрагивались некоторые вопросы геологического строения района Златоустовских заводов. В 1828— 1829 гг. появилась работа по Южному Уралу молодых геологов Э. К. Гофмана и Г. П. Гельмерсена с приложением 50-верстной карты и описанием орографии местности. В 1841 г. вышла из печати крупная работа Г. Е. Щуровского «Уральский хребет в физико-географическом, геогностическом и минералогическом отношениях» с приложением нескольких геологических карт.

Наиболее значительной работой раннего этапа изучения Урала следует считать книгу Г. Розе «Минералого-геогностическое путешествие на Урал, Алтай и Каспийское море» (1842 г.), в которой был дан свод геологических наблюдений, собранных экспедицией А. Гумбольдта, Г. Розе и X. Г. Эренберга. В работе Г. Розе можно найти много интересных сведений о петрологии и минералогии Урала.

Подлинным реформатором в деле изучения геологии Урала, особенно его осадочных толщ, явился Р. Мурчисон, глава экспедиции, приглашенной русским правительством для геологического изучения России; впоследствии он был избран академиком Петербургской Академии наук. Стратиграфическое расчленение осадочных толщ Русской платформы и Урала, проведенное Р. Мурчисоном, составило научную основу для последующих стратиграфических исследований. К труду Р. Мурчисона «Геология России» (1845 г., русский перевод 1849 г.) было приложено описание палеонтологического материала экспедиции, сделанное такими крупными специалистами, как Э. Вернейль и А. Д’Орбиньи.

Стратиграфо-фаунистическими исследованиями на Южном Урале занимался спутник Э. К. Гофмана М. Грюнвальдт, который ошибочно, по мнению Ф. Н. Чернышева, отнес к силуру ряд горизонтов, в частности известняки Юрюзанского и Белорецкого заводов, а артинские песчаники поместил среди каменноугольных отложений. Достаточно полное геологическое описание Южного Урала было сделано в 1859 г. Н. П. Барботом де Марии, который, как и М. Грюнвальдт, отнес мощные толщи осадков к силурийской системе.

Экспедиция X. И. Пандера и В. И. Мёллера (1861 г.) установила ошибку Р. Мурчисона и М. Грюнвальдта в определении возраста артинских песчаников, а с 1862 г. В. И. Мёллер начал описание каменноугольной фауны Урала. Его труд остался незаконченным, и Ф. Н. Чернышев продолжил эту работу в своей капитальной монографии по верхнекаменноугольным брахиоподам. В. И. Мёллером в 1869 г. была составлена геологическая карта западного склона Урала в 20-верстном масштабе.

Таким образом, систематической геологической съемке территории 139-го листа предшествовали многие геологические исследования, но они касались мест, прилегающих к заводам, и северной, более доступной части района; «вся же глухая Башкирия представляла девственную почву для исследований, так как многие пункты в первый раз увидели человека, преследующего в своих путешествиях научные цели» ^[3].

139-й лист был составлен благодаря исследованиям четырех геологов: А. П. Карпинский собрал материал по восточной части листа; Ф. Н. Чернышев —по западному склону Урала; И. В. Мушкетовым была составлена карта Златоустовского округа, т. е. территории между площадями А. П. Карпинского и Ф. Н. Чернышева; А. А. Краснопольский заснял юго-западный угол листа. Больше всех на площади листа пришлось работать Ф. Н. Чернышеву, он же составил затем его геологическое описание.

По сложности геологического строения район этого листа был особенно труден. Поэтому работа потребовала больших усилий как в полевых условиях, так и при обработке материала и составлении карты, основная доля которых легла на Ф. Н. Чернышева, составившего самый объемный третий том «Трудов Геологического комитета» (1885—1889 гг.), в котором сведены данные по территории 139-го листа. В него входят работы Ф. Н. Чернышева «Фауна нижнего девона западного склона Урала», А. П. Карпинского, Ф. Н. Чернышева и А. А. Тилло «Орографический очерк и абсолютные высоты 139-го листа», Ф. Н. Чернышева «Фауна среднего и верхнего девона западного склона Урала» и Ф. Н. Чернышева «Описание центральной части Урала и западного его склона в пределах 139-го листа».

В предисловии к геологическому описанию 139-го листа Ф. Н. Чернышев писал: «Опубликование этой работы значительно замедлилось как вследствие обилия фактического материала, собранного в течение трех лет, так и потому, что систематическое описание возможно было начать только тогда, когда были покончены работы, послужившие основанием для установления тех хронологических подразделений, которые допущены на нашей карте. Одним из самых важных вопросов было выяснить возраст той громадной толщи, которая считалась прежде немой в палеонтологическом отношении и относилась большинством моих предшественников к силуру. Тщательно собранный обширный материал, а также систематические стратиграфические наблюдения дали возможность доказать, что все эти отложения относятся к девону, и что среди них можно отличить на Урале полную серию девонских отложений Запада Европы и Америки. Все фаунистические данные, на которых основаны мои соображения, заключаются в двух монографиях, помещенных в Трудах Геол. Комит. (Т. Ill, № 1 и 3). К сожалению, я не могу при описании каменноугольного материала опираться на такие же палеонтологические работы, так как верхне- и нижнекаменноугольная фауна Урала требует серьезной монографической переработки»^[4]. Впоследствии Ф. Н. Чернышев восполнил этот пробел^[5].

Описывая трудности работы, Ф. Н. Чернышев отмечал: «...лишь четвертую или пятую часть маршрутов удалось совершить на телеге; все остальное пространство пройдено пешком, на лодке или утлом плотике. Вообще не лишне заметить, что почти все затруднения в исследованиях Южного Урала, о которых упоминали Гофман и Гельмерсен полстолетия с лишком тому назад, целиком сохранились до сих пор... Если читатель вспомнит, что район каждогодных исследований обнимает от 10 до 12 тысяч квадратных верст, что иногда случалось проходить до сотни верст в почти девственных, безлюдных местностях, по целым неделям не иметь возможности облегчиться от собранных коллекций, что сопровождалось множеством других мелких, может быть, затруднений, но которые, при безостановочном ежедневном движении вперед, составляют заметное лишение,— то, надеюсь, оценит во всяком случае по достоинству собранный материал» ^[6].

Академик Д. В. Наливкин так описывает работу Ф. Н. Чернышева на Урале в эти годы: «Геологический комитет выдавал весьма скромные средства на производство работ. Приходилось быть очень экономным и расчетливым. На Урале Феодосий Николаевич покупал лошадь, благо травы было достаточно, из местных жителей нанимал рабочего, брал скудный запас провизии и отправлялся на недели в горы и леса. Палаткой Чернышев не пользовался, так как она доставляла много хлопот при перевозке. Он предпочитал проводить ночи под открытым небом, завернувшись в кошму, с седлом под головой. Работал он всегда много и не знал усталости. Во время экспедиций его помощники часто отставали от своего руководителя, постоянно подбадривавшего их в пути» ^[7].