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].
Ф. Н. Чернышевым были описаны также послетретичные отложения картируемого района, а также полезные ископаемые. Среди последних он отмечает месторождения хромистого железняка в змеевиках, бедных медных руд, железных руд, талька и магнезита.
Поскольку на западный склон Урала в 1884 г. Ф. Н. Чернышев смог перейти лишь в августе, он по- настоящему не начал проводить работы в области, прилегающей к Каратау, а предпочел завершить геологическое картирование территории, которое было поручено ему еще в 1882 г.
Летом 1885 г. Ф. Н. Чернышев сосредоточил свои работы между р. Уфой и северо-западной границей участка, а также в области, прилегающей к хребту Каратау. Прежде всего он решил повторить маршрут профессора В. И. Мёллера и проплыл на лодке по Уфе от с. Спасского до устья Усы, изучив на этом пути все обнажения, что позволило проследить взаимоотношения верхнекаменноугольных известняков и пермо-карбоновых оолитов, доломитов и известняков. Было установлено, что среди пермо-карбоновых и пермских слоев лежит обширное поле верхнекаменноугольных известняков, представляющих собой антиклинальную складку с крутым восточным и пологим западным крыльями. На западе верхнекаменноугольные известняки уходят под отложения пермо-карбона. На юге и востоке между этими группами отложений вклиниваются артинские слои песчаников, отсутствие которых на западе Ф. Н. Чернышев объяснил перерывом в отложении. Верхний ярус пермо-карбона петрографически и палеонтологически тесно связан с нижнепермскими доломитами и известняками, а последние, в свою очередь, постепенно переходят в пестроцветные породы, часть которых, по палеонтологическим данным, должна быть отнесена к перми. В целом же со стратиграфией пермских отложений в этом районе Ф. Н. Чернышеву не удалось разобраться до конца из-за недостатка палеонтологических данных по некоторым горизонтам. Выходы на поверхность верхнекаменноугольных известняков он объяснял значительным размывом, на что указывало наличие валунов массивных метаморфических и девонских пород, вымытых из петроцветных конгломератов.