В 1883 г. Ф. Н. Чернышев работал на площади, ограниченной на севере параллелью Верхнеартинского завода, на юге — р. Большой Ик, на востоке — реками Ургала (приток Арши, впадающей в Ай) и Ураим (приток Уфы), на западе —р. Уфой от Усть-Маша до Усть-Байков. Тем самым геологической съемкой была покрыта территория, на севере смыкающаяся с районом работ А. А. Штукенберга, на востоке — А. П. Карпинского, и на будущий год оставалось заснять площадь к западу от р. Уфы.

Ф. Н. Чернышев начал работы с востока, с Нязе- Петровской дачи, поскольку стремился проверить справедливость своих заключений, полученных предыдущими работами, об ошибочном датировании возраста полосы известняков, бедных ископаемыми и залегающих под нижнекаменноугольными отложениями. Им было установлено, что светло- и темно-серые известняки, считавшиеся до сих пор верхнесилурийскими, должны быть отнесены к девонскому возрасту, а именно к верхним горизонтам нижнего девона. В обнажениях на берегу Уфы в этих известняках им была обнаружена богатая фауна; из 33 форм 11 оказались исключительно девонскими, причем пять из них встречаются преимущественно в среднедевонских отложениях, шесть форм общих для верхнего силура и девона, но из них три переходят в верхний девон, а одна — в каменноугольные отложения; три формы из слоев Барранда и три формы новые. Ф. Н. Чернышев заключает: «Уже этих пояснений совершенно достаточно, чтобы оправдать мой высказанный в предварительном отчете прошлого года (1882) взгляд на возраст известняков Серьгинской дачи, составляющих северное продолжение известняков Нязе-Петровской дачи; в своем отчете я, на основании некоторых соображений, высказал, что возраст указанных известняков едва ли можно считать не девонским, а верхнесилурийским, как это сделал покойный Н. П. Барбот де Марии»^[8].

Толщи глинистых сланцев, конгломератов, песчаников и кварцитов, залегающих под описанными известняками, на основании целого ряда стратиграфических и палеонтологических данных были отнесены Ф. Н. Чернышевым к нижнедевонским отложениям. К этому же возрасту была отнесена толща метаморфических сланцев (тальково-глинистых, хлоритовых, слюдяно-хлоритовых и т. д.), которая стратиграфически тесно связана с нижнедевонскими глинистыми сланцами, песчаниками и кварцитами.

Девонские отложения окаймляются полосой нижнекаменноугольных известняков, которая, то суживаясь, то расширяясь, протягивается от Шамагинского завода к верховьям Ургалы. Западнее расположено широкое поле залегающих почти горизонтально артинских отложений. Последние встречаются в виде отдельных островков и на восток от полосы каменноугольных известняков, залегая согласно на последних.

На западе исследованного района песчаники и сланцы, аналогичные артинским, лежат в основании мощной известково-доломитовой толщи, которую Ф. Н. Чернышев на основе фаунистической характеристики датировал как пермо-карбоновую и разделил на четыре горизонта. Установить более точное положение в ней артинских песчаников, содержащих фауну головоногих, ему в 1883 г. не удалось из-за скудости фаунистических находок.

Над пермо-карбоновой толщей доломитов, по его данным, расположены серые рыхлые карбонатные породы, которые условно из-за отсутствия в них палеонтологического материала можно отнести к пермским отложениям.

В области верхнекаменноугольных отложений на Уфимском плоскогорье было прослежено до пяти палеонтологически и петрографически охарактеризованных горизонтов. При этом на верхнем из них непосредственно и согласно залегают артинские отложения.

В третьем из выделенных верхнекаменноугольных отложений Уфимского плоскогорья Ф. Н. Чернышев отметил практическое значение горючего сланца, а в нижнем горизонте пермо-карбоновых отложений, распространяющемся на сотни километров,— белого гипса.

Следовательно, именно в предварительных отчетах о геологических исследованиях на западном склоне Южного Урала в 1882—1884 гг. было впервые зафиксировано крупнейшее открытие Ф. Н. Чернышева как стратиграфа — девонский возраст группы осадков, занимающих обширную площадь вдоль западного склона Урала и принимавшихся ранее за силурийские. Весьма существенно, что девонский возраст этих толщ был палеонтологически доказан не только для известняков, но и для песчаников. Важным было также доказательство непосредственного налегания известково-доломитовой толщи с преобладающей в верхних горизонтах пермской фауной на артинские отложения песчаников.

В 1884 г. Ф. Н. Чернышев, кроме работ, порученных ему Геологическим комитетом в 1882 г., был обязан закартировать центральную часть Урала в междуречье Урала и Белой, чтобы увязать результаты своих работ предыдущих лет с таковыми на площади, закартированной А. П. Карпинским по восточному склону Урала. Задача усложнилась тем, что лето оказалось дождливым. Это замедлило его работы и усугубило трудности, вызванные непредвиденной сложностью геологического строения района междуречья Белой и Урала.

Ф. Н. Чернышев прежде всего внес серьезные коррективы в представления Г. П. Гельмерсена, Э. К. Гофмана, Р. Мурчисона об орографии междуречья. Краткая и четкая оценка геологических исследований Ф. Н. Чернышева в этот полевой сезон была дана в отчете Геологического комитета за 1885 г.: «Главные результаты этих работ состоят: 1) в подробном изображении весьма сложного геологического строения упомянутого центрального пространства Урала на геологической карте 2-верстного масштаба; 2) в определении нижнедевонского возраста известняков верховьев р. Белой и кварцитов, образующих высочайшие хребты Южного Урала Иремель, Бакты, Аваляк и др. и причислявшихся прежде, совместно с упомянутыми известняками, к силурийской системе; 3) в определении географического положения центрального Уральского хребта, образованного до самых южных пределов области 139-го листа 10-верстной карты метаморфическими сланцами, причем кряжи Аваляк и Караташ не могут быть рассматриваемыми за продолжение Уралтау, как это думали ранее» ^[9].

Ф. Н. Чернышевым было установлено, что центральный хребет Уралтау тянется в виде непрерывной полосы метаморфических сланцев от южной границы 139-го листа до Златоустовского округа. Изучение местности к востоку от полосы метаморфических сланцев потребовало от Ф. Н. Чернышева много времени и труда. Здесь выходы коренных пород сосредоточены не по берегам рек, а на значительном удалении от них на отдельных возвышенностях, каждую из которых приходилось осматривать, так как наблюдалась частая смена выходов различных пород, и это было трудно отразить даже на 2-верстной карте. Ф. Н. Чернышевым были выделены четыре группы пород: зеленые сланцы и обломочные зеленокаменные породы, змеевики, сиениты, порфиры. Из осадочных здесь были встречены породы девонского и каменноугольного возраста. Часть зеленых сланцев Ф. Н. Чернышев определил как измененные метаморфизмом верхнедевонские сланцы, песчаники, конгломераты, а материнской породой змеевиков посчитал энстатитовую породу.

Кварциты Бакты, Иремеля, Аваляка и Ягодных гор были отнесены Ф. Н. Чернышевым к девону на основании их залегания между известняками с фауной верхнего горизонта нижнего девона и известняками верховьев р. Белой, фауна которых коррелируется с классической девонской фауной Северной Америки и Гарца. Другим основанием для определения возраста известняков верховьев р. Белой, по Ф. Н. Чернышеву, является то, что они отличаются от типичных верхнесилурийских известняков, описанных Ф. Б. Шмидтом в Прибалтике. Большая же часть известняков на площади, изучавшейся Ф. Н. Чернышевым в 1884 г., была отнесена им к нижнекаменноугольному возрасту.

Данный район представлял для Ф. Н. Чернышева и ту трудность, что он был насыщен интрузивными телами и метаморфизованными толщами, с которыми он до тех пор не сталкивался. Это сильно затрудняло определение возрастных отношений между осадочными породами района: «Породы девонского и каменноугольного возраста представляются отдельными островами, причем слои их сильно переломаны и прорезаны изверженными породами. Несмотря на то что осадочные породы сильно метаморфизованы, мне удалось в нескольких пунктах добыть палеонтологический материал» ^[10].