Во время учебы в Горном институте Ф. Н. Чернышев отдавал определенное предпочтение минералогии. Первые его научные работы касались химического состава уральских минералов — скаполита и спессартина. Академик В. И. Вернадский отмечал эту склонность Ф. Н. Чернышева к минералогии: «Несколько лет Ф. Н. колебался между минералогией и геологией, как это было раньше и с Мушкетовым. Я помню, как он сам мне рассказывал, что только неожиданные и захватывающие результаты, полученные им при исследовании уральского палеозоя, заставили его, сперва незаметно для самого себя, перейти окончательно в геологию и палеонтологию... Феодосий Николаевич интересовался минералогией до конца жизни, знал ее, следил, сколько мог, за ее успехами и изменениями. А каждый из нас знал и удивлялся, как находил этот человек, полный, можно сказать, жестокой организаторской работы, время для того, чтобы быть на уровне научных знаний не только в геологии, но и в минералогии и в общих вопросах естествознания» [25].
Вскоре после окончания Горного института Ф. Н. Чернышев по предложению своих наставников в институте профессоров Н. И. Кокшарова (директора общества), П. В. Еремеева (секретаря общества) и Г. Д. Романовского был принят в члены одного из старейших ученых обществ в России, основанного в 1817 г.,— Санкт-Петербургского минералогического.
Профиль работы этого общества не был жестко связан только с минералогическими исследованиями, но включал и собственно геологическую проблематику. Печатный орган общества — его «Записки» — выходил очень оперативно и долгое время был единственным геологическим периодическим изданием. Поэтому Ф. Н. Чернышев постоянно докладывал в обществе результаты своих геологических (в том числе палеонтологических) работ задолго до их публикации. В 1886 г. молодому Ф. Н. Чернышеву на основании отзывов его учителей по институту А. П. Карпинского, Г. Д. Романовского и И. Й. Лагузена была присуждена Премия Минералогического общества за работы «Материалы для изучения девонских отложений России» и «Фауна нижнего девона западного склона Урала». В 1892 г. Минералогическое общество избрало его своим секретарем, и на этом посту он плодотворно трудился до самой смерти. А. П. Карпинский, долгое время бывший директором общества, в речи на заседании, посвященном памяти Ф. Н. Чернышева, 21 января 1914 г. сказал: «Не стало Феодосия Николаевича Чернышева, нашего неутомимого секретаря, в руках которого в течение почти 22 лет сосредоточивались/ можно сказать, все нити деятельности общества, вся подготовительная работа, которая неизменно одобрялась и утверждалась как избираемыми обществом комиссиями, так и самим обществом. Вся работа по изданиям, обнимающая многочисленные тома «Записок», «Материалов для геологии России» и некоторые другие издания, во весь период его секретарства исполнялась Феодосием Николаевичем. Членом Минералогического общества Чернышев избран еще в апреле 1881 г. ... Почетным членом он состоит с начала 1902 г. ... Последние записи в шнуровых книгах, которые он вел собственноручно, сделаны 31 декабря, т. е. перед самой кончиной»[26].
Действительно, секретарь — фигура «первенствующая» (по словам А. П. Карпинского) в обществе, а должность эта очень хлопотливая. В обязанности секретаря входило ведение протоколов заседаний, составление годовых отчетов о деятельности общества, ведение денежной отчетности, составление сметных предложений, редактирование изданий, участие в разработке планов геологических и минералогических исследований, работа в многочисленных комиссиях, представительская деятельность и, .наконец, работа библиотекаря. За 22 года работы в должности секретаря Минералогического общества весьма существенно изменялся научный и должностной статус Ф. Н. Чернышева в других учреждениях: он занимал высокую должность в Горном департаменте, стал академиком и т. д., но это не изменило его добросовестного отношения к исполнению «черной» ежедневной работы в Минералогическом обществе.
По инициативе Феодосия Николаевича была проведена серия мероприятий по упорядочению издательской деятельности общества, в частности по сокращению типографских расходов. В 1895 г. Ф. Н. Чернышев предложил издавать «Записки Минералогического общества» двумя выпусками в год вместо одного, чтобы статьи и протоколы заседаний, представленные в первом полугодии, печатались в первом выпуске, а поступившие позже материалы — во втором. Позднее, в 1903 г., аналогичное предложение было им сделано в отношении «Материалов для геологии России» с тем, чтобы разделить его тома на отдельные выпуски для ускорения выхода в свет материалов общества.
Большая работа была проведена Ф. Н. Чернышевым по реорганизации библиотеки Минералогического общества, каталог которой не возобновлялся с 1867 г., а книги не возвращались читателями. Дирекция обратилась ко всем членам общества с просьбой о возврате книг для ежегодной проверки инвентаря. Для помощи Ф. Н. Чернышеву в деле составления нового каталога был приглашен специальный сотрудник. Ф. Н. Чернышев постоянно заботился о пополнении библиотеки общества, изыскивая для этого различные средства. Так, в 1905 г. профессором Горного института Г. Д. Романовским обществу была передана его большая личная библиотека.
В запущенном состоянии находились многочисленные слабо систематизированные минералогические коллекции, накопившиеся в обществе со времени его основания. Ф. Н. Чернышев внес в 1906 г. предложение о пересмотре минералогических коллекций, оценки их состояния и значения и о передаче их в минералогическое отделение Геологического музея Академии наук. Созданная комиссия в составе В. В. Никитина, В. И. Воробьева и И. Н. Иосса постановила распределить коллекции между академическим музеем и студенческими кружками Горного института. Тем самым высвободилось место для размещения библиотеки, которая к 1913 г. насчитывала 13 000 томов.
Еще в 1867 г. Н. И. Кокшаров выхлопотал небольшую субсидию от Горного департамента на проведение Минералогическим обществом экспедиционных работ. Средств отпускалось очень немного по сравнению, например, с Географическим обществом, но тем не менее можно было снаряжать небольшие экспедиции или присоединять своих членов к экспедициям других организаций. Ф. Н. Чернышевым была в этом плане проведена большая и полезная работа по снаряжению экспедиций, особенно в малоисследованные районы Русского Севера. Этому способствовало также то, что он одновременно активно работал в Географическом обществе.
Хотя Ф. Н. Чернышев не оставил после себя крупных работ в области минералогии, но заслуги его в этом направлении были немалые, что хорошо охарактеризовал В. И. Вернадский: «...главной заслугой Ф. Н. как минералога не являются собственные частные наблюдения или собранные им лично новые факты ...но организация научной работы и научного общественного мнения, т. е. то или иное отношение к вопросам дня, создающимся в данной науке, в данное время, в данной стране... То изменение, которое произошло в этом отношении за последние 30 лет, сложилось в значительной мере под влиянием научного общественного мнения в среде геологов и минералогов. И в этом отношении не может быть забыта роль Ф. Н., который стоял в числе главных работников живого, самого большого и сильного геологического учреждения России и оказывал несомненное, хотя, очевидно, неуловимое конкретными фактами влияние на тот процесс изменения, который совершился в эти годы в положении минералогии в России» [27]. Обладая незаурядными организаторскими способностямй и видением перспектив развития геологических знаний, Ф. Н. Чернышев реально повлиял на усвоение научным сообществом той эпохи столь важных идей о применении в минералогическом исследовании новых методов на структурно-химической основе, что было более важно, чем разработка конкретных задач.
Деятельность Ф. Н. Чернышева в области геологии полезных ископаемых была связана не только с ответами на запросы учреждений и частных лиц о тех или иных рудопроявлениях и месторождениях; выполнялись попутные поисково-оценочные работы при геологическом картировании областей Урала, Тимана, Донецкого бассейна. Ф. Н. Чернышев был из числа тех ученых, которые не могут запереться в стенах своего кабинета, отгородившись от запросов практики. Для него было характерно стремление увязать научные достижения с практическими, и в этом плане он был незаурядным общественным деятелем. Поэтому, когда в 1886 г, в Петербурге организовалось Общество горных инженеров с целью «сближения горных инженеров для содействия успеху горнозаводских знаний», Ф. Н. Чернышев участвовал в организации общества, в выработке его устава, в создании журнала. Профилю этого общества отвечали научные изыскания в области геологии полезных ископаемых, гидрогеологии и инженерной геологии. Общество организовало всероссийские съезды по практической геологии и разведочному делу, и Ф. Н. Чернышев в них активно участвовал, выступая с сообщениями и докладами.
Занимаясь геологическим картирование на Урале, Ф. Н. Чернышев не упускал случая сделать сообщения в печати (в «Записках Минералогического общества», «Горном журнале», «Известиях Геолкома» и др.) о рудопроявлениях и месторождениях полезных ископаемых в районах его работ. Так, он сообщал о месторождениях аксинита на Южном Урале и горючих сланцев в районе Уфимского плоскогорья. Кроме того, им были выделены два типа месторождений медных руд на восточном склоне Урала, месторождения магнитного и хромистого железняка, каменного угля, магнезита, талька и асбеста, корунда и квасцового камня и многих других полезных ископаемых. Он дал вполне определенные геологические рекомендации по расширению рудного поля Гороблагодатного месторождения магнитного железняка, для чего в 1888 г. специально изучал образцы горных пород и руд горы Благодать.
Ф. Н. Чернышев высказал предположение о магматическом генезисе месторождения горы Благодать на основании того, что рудная масса слагает пластообразные залежи в полевошпатовых (ортоклазовых) породах. Это предположение оказалось весьма важным в развитии проблемы происхождения залежей железных руд.
Работы Ф. Н. Чернышева в Донецком бассейне были связаны не только с организацией и проведением геологических и топографических съемок, имеющих прямое значение для прироста промышленных запасов каменного угля, но и с исследованием рудных месторождений. Так, осенью 1892 г. он был командирован для инспекции геологоразведочных работ в Нагольном кряже, а в 1894 г. совместно с Г. Д. Романовским выезжал для ознакомления с месторождениями полиметаллических руд в этом районе. В 1896 г. Ф. Н. Чернышев побывал на Никитовском ртутном месторождении. Результаты этих поездок и изучения рудных месторождений нашли отражение в статьях Ф. Н. Чернышева, опубликованных в «Горном журнале», «Записках Минералогического общества», «Известиях Геологического комитета» и других изданиях. Итоги этих работ были обобщены Ф. Н. Чернышевым и Л. И. Лутугиным в очерке, посвященном Донецкому бассейну и подготовленном к VII сессии МГК в Петербурге.
Из-за краткости срока знакомства с этими месторождениями Ф. Н. Чернышев главное внимание в этих сообщениях уделял условиям залегания руд. Так, описывая месторождения свинцовых и цинковых руд Нагольного кряжа, он отмечал, что включающие их породы образуют антиклинальную, куполоподобную складку, что очень характерно для Донецкого бассейна. Складка осложняется рядом сдвигов и сбросов. Были выявлены также системы трещин, выполненных кварцевыми прожилками с рудой. Строение жил брекчиевидное — отдельные куски сланца сцементированы кварцем, цинковой обманкой и свинцовым блеском.
Ф. Н. Чернышев указал на тесную связь распределения рудоносности Нагольного кряжа с тектоникой каменноугольных отложений, что позволило наметить конкретные направления поисков новых рудных жил. Командировки Ф. Н. Чернышева в Нагольный кряж были связаны с оценкой рудоносности этого месторождения, разведка которого в то время была начата инженером А. Н. Глебовым. Ф. Н. Чернышев совместно с Г. Д. Романовским дали рекомендации по разведке: «В результате своих исследований Г. Д. Романовский и Ф. Н. Чернышев пришли к выводу, что месторождения цинковых и свинцовых руд Нагольного кряжа не могут считаться детально разведанными. Они считали, что работы А. Н. Глебова находятся в стадии детальных разведок, но выяснение вопроса о богатстве этого месторождения — дело будущего. Однацо они полагали, что работы нужно продолжать на частные или на казенные средства, так как окончательное выяснение вопроса о пригодности для эксплуатации нагольчанских руд имеет большое значение, поскольку Россия бедна цинком и свинцом. В случае благоприятного исхода разведок А. Н. Глебова были бы привлечены предприниматели и в другие районы Нагольного кряжа, где также имеются признаки наличия серебряносвинцовых и цинковых руд. По мнению авторов, отрицательное решение вопроса также имело бы большое значение, так как раз навсегда или на продолжительный срок избавило бы как правительство, так и частных предпринимателей от дальнейших затрат»[28]. Ф. Н. Чернышев сделал также сообщение на заседании Минералогического общества об осмотренном им месторождении в Нагольном кряже с описанием его структуры.
Ф. Н. Чернышев и Л. И. Лутугин довольно детально описали структуру открытого в 1897 г. Никитовского ртутного месторождения и обобщили все геологические материалы о нем[29].
Очень важной стороной деятельности Геологического комитета были гидрогеологические изыскания, которыми занимался и Ф. Н. Чернышев. Им были даны рекомендации о продолжении бурения артезианского колодца в Таганроге и на о-ве Кокшер, о возможности получения артезианской воды в Череповце. Изучались возможности получения минеральной воды Ижевского источника. В 1902 г. Ф. И. Чернышев работал в специальной комиссии (совместно с С. И. Никитиным и Η. Ф. Погребовым) по изучению пригодности Хревицких ключей для водоснабжения Петербурга. Эти ключи выходили на поверхность близ станции Молосковицы Балтийской железной дороги. В 1894—1895 гг. Петербургской городской думой проводились в этом районе разведочные работы и был составлен проект снабжения Петербурга ключевой водой. Комиссия собрала данные о географическом и геологическом положении ключей, химическом составе и расходе воды. Основываясь на работах Геологического комитета, начатых в 1899 г., по изучению силурийского плато между Гатчиной и Ямбургом, представляющем площадь питания многочисленных ключей, в том числе и Хревицких, комиссия сделала заключение о недостаточности данных для решения вопроса о пригодности Хревицких ключей для водоснабжения Петербурга и необходимости специальных изысканий.
В 1908 г. был опубликован доклад комиссии о результатах проведенных гидрогеологических исследований в районе выхода ключей на всей площади силурийского плато. Был установлен основной водоупорный горизонт — синие кембрийские глины. Определено, что на силурийские известняки налегает толща мо- " ренных суглинков, в которой образуются воронки, способствующие поглощению атмосферных осадков и накоплению подпочвенных вод. Были вычислены величины испарения и поглощения атмосферных осадков, годовой расход воды группы ключей, а также площади их питания. На основе этого был сделан расчет общего запаса воды на всем плато и указаны условия, которые следует учесть при проектировании водопровода.
Аналогичная работа была проведена комиссией Геолкома по просьбе ростовского городского головы. В районе Ростова-на-Дону были выявлены три водоносных горизонта — наносные отложения, пласты третичных известняков, находящиеся непосредственно под наносами, и отложения, налегающие на водонепроницаемую сланцеватую глину и пески, подчиненные этой глине. Первый и третий горизонты были непригодны для водоснабжения города из-за незначительности запаса воды. Из горизонта известняков, питающегося многочисленными родниками, можно было получить воду, однако у нее обнаружился ряд недостатков. Разработаны были план и программа гидрогеологических работ в районе и рекомендовано проведение глубокого бурения для поисков артезианской воды.
Летом 1908 г. Ф. Н. Чернышев совместно с С. Н. Никитиным, К. И. Богдановичем и А. П. Герасимовым был командирован министерством торговли и промышленности в район Кавказских минеральных вод для ознакомления с их состоянием и для выработки проекта переустройства каптажа отдельных источников, главным образом Нарзана. Комиссией был осмотрен район выходов минеральных источников к югу от Кисловодска до подножия Эльбруса. Ф. Н. Чернышев председательствовал на совещании особой комиссии Геологического комитета в Кисловодске при участии инженерно-технического состава Управления минеральных вод по вопросам о наиболее рациональном переустройстве каптажа Нарзана, направлении разведочных работ в Ессентуках и на Баталинском источнике. В 1911 г. по предложению Ф. Н. Чернышева Центральная сейсмическая комиссия постановила настаивать на скорейшей организации наблюдений над свойствами источников Кавказских минеральных вод в связи с повышенной сейсмичностью района.
Поскольку Геологический комитет был привлечен также к консультативной работе при инженерных изысканиях в зонах крупных промышленных и гражданских объектов, Ф. Н. Чернышев принимал участие в такого рода работах. В 1906 г. он был избран представителем Геологического комитета в комиссию при министерстве путей сообщения по организации экономических и горнопромышленных исследований по линиям, связывающим Среднеазиатскую и Сибирскую железные дороги. Он работал также в комиссии при Русском техническом обществе, созданной в связи с проектом проведения судоходного канала, соединяющего Петербург с Северным Ледовитым океаном. Им совместно с К. И. Богдановичем, А. П. Герасимовым, Ф. Ю. Левинсоном-Лессингом по поручению министерства путей сообщения были проведены исследования в районе проектируемого тоннеля через Архотский перевал на Кавказе.
Работы Ф. Н. Чернышева в составе Тиманской экспедиции оставили вполне определенный след в исследовании нефтяных богатств Севера России, в частности в определении перспективности месторождений Ухтинского района. История Ухтинского нефтяного района тесно связана с именем известного русского предпринимателя-самородка М. К. Сидорова, открывшего несколько крупных месторождений графита и других полезных ископаемых на территории Сибири и Европейского Севера. М. К. Сидоров принимал также участие и в освоении арктических островов и Северного морского пути. Царские чиновники, подкупленные иностранными предпринимателями, чинили ему одну преграду за другой.
В 1864 г. лесничий Гладышев заявил палате государственных имуществ, что им найдено месторождение нефти в районе р. Печоры и представил образцы найденной им нефти. Одновременно он поставил в известность и М. К. Сидорова, который в том же году с помощью шурфов исследовал нефтяные источники и сделал заявку на три участка, надеясь, что «правительство не откажет первому заявителю в своем сочувствии трудному предприятию в стране суровой, безлюдной и бездорожной». Но под разными предлогами в этом ему отказывали. Архангельское губернское управление 2 ноября 1866 г. ответило ему: «На основании ныне действующего Горного Устава в Олонецкой губернии и Архангельской (статьи 2253—2257) разрешаются поиски и разработка золота, серебра и меди; относительно же других минералов, как доманика и нефти, никаких законоположений и правил в Горном Уставе не существует» [30]. Только благодаря упорству М. К. Сидорова в 1868 г. на Ухте на основе геологических данных Г. Д. Романовского была заложена первая скважина, но довести ее до нефтеносного горизонта так и не удалось: «Сидоров столкнулся с такими препятствиями, которые не удалось преодолеть, и он вынужден был отступить перед организованным нажимом иностранных дельцов, стоявших за спиной влиятельных чиновников царского правительства» [31]. В 1873 г. М. К. Сидоров прекратил бурение скважины и вернулся к разведке нефти на Ухте только в 1885 г., но и на этот раз его предприятие закончилось неудачей.
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».