25 мая экспедиция отправилась к устью Вишеры. По р. Вишере удалось подняться до болота Кычан в ее истоках и перебратьсй через водораздел к юго-западному берегу Синдорского озера. Далее Ф. Н. Чернышев со спутниками двинулись к устью р. Ропчи и по ней до водораздела, а затем спустились на лодках по Нювшере до Нювшерского погоста, где разделились на две группы. Д. Е. Сергеев продолжил топографические работы до с. Вишера, а Ф. Н. Чернышев с Н. И. Лебедевым отправились вверх по притоку Нювшеры Дымве к Вишерскому погосту, где встретились все участники экспедиции.

Дальнейшие работы были спланированы так, чтобы охватить огромную территорию малодоступной и малонаселенной области, использовав редкие населенные пункты и лодки местных жителей для частичной доставки грузов экспедиции. Из Вишерского погоста Н. И. Лебедев был отправлен на Вычегду, поднялся вверх по течению и через Чер-Вычегодский волок вышел на р. Ижму к Усть-Ухте. Остальные участники работ поднялись по Нювшере и предприняли ряд маршрутов по центральному Тиману. Академик О. А. Баклунд и студент А. А. Попов провели в этой наиболее интересной в геоморфологическом отношении области Тимана серию астрономических и геодезических наблюдений и определили несколько триангуляционных пунктов для создания надежной основы топографических съемок. Затем они переместились для работы на Вишере и в Усть-Сысольске.

Ф. Н. Чернышев и Д. Е. Сергеев отправились пешком на север к истокам Тобыша, впадающего в Ухту, я, наняв маленькие лодки у местных рыбаков, спустились до устья Ухты. На обратном пути на Ухте Ф. Н. Чернышев встретился с Н. И. Лебедевым и занялся с ним изучением нефтяных месторождений в этом районе. Д. Е. Сергеев между тем произвел инструментальную съемку большой площади в бассейне рек Ижмы, Вычегды и Мылвы и тем самым облегчил маршруты Ф. Н. Чернышева по этим рекам. Последний смог сосредоточиться на геологических исследованиях. Кроме того, Ф. Н. Чернышев сделал ряд маршрутов на лодке вверх по Ижме, к истокам Вычегды, а также по рекам Воли, Помозу и Мылве и в первой половине сентября прибыл в Усть-Нем. Н. И. Лебедев заснял крупные притоки Ухты и все ее верхнее течение.

Всего участниками экспедиции летом 1889 г. было пройдено свыше 5 тыс. верст, причем большая часть маршрутов была совершена самим Ф. Н. Чернышевым. Много времени и сил отняли топографические работы, в которых пришлось участвовать всем членам экспедиции. Результатом этих работ явилась заново составленная 3-верстная хорошего качества топографическая карта Тимана и прилегающих районов.

Обобщая результаты экспедиции 1889 г., Ф. Н. Чернышев прежде всего останавливается на геоморфологических (орографических) и тектонических особенностях Южного Тимана. Само название «Тиманский кряж» было введено А. А. Кейзерлингом, материалы экспедиции которого Ф. Н. Чернышев постоянно использовал в своих интерпретациях геологической истории и геоморфологических особенностей Русского Севера. Выдвигая это понятие, А. А. Кейзерлинг основывался на установленном им отчетливо выраженном нарушенном напластовании, прослеживающемся от верховьев Вычегды до берегов Ледовитого океана. Ф. Н. Чернышев своими полевыми исследованиями подтвердил это предположение А. А. Кейзерлинга и констатировал в Южном Тимане интенсивность горообразовательных процессов. Вместе с тем он установил, что в геоморфологическом отношении Тиман проявляется как горное сооружение лишь в северной его части, южное же его продолжение, где проходили работы экспедиции в 1889 г., имеет характер плоской возвышенности и должно быть отнесено, по его характеристике, к «типичным плато размыва». Это однообразная, холмистая местность, и лишь в самой центральной части Тимана, где развиты серицито-глинистые сланцы, можно зафиксировать превышения не более 350 м.

Следовательно, в географическом и геоморфологическом отношении трудно определить Тиман как горную область. Однако при изучении геологии Тиманского кряжа раскрывается картина весьма сложных дислокационных процессов, проявившихся в образовании целой системы складок и сбросов, которые фиксируются также в стратиграфических соотношениях различных пород. Для выявления этих соотношений Ф. Н. Чернышевым был построен геологический профиль Тиманского кряжа в районе возвышенностей Оч- Парма, который наглядно показал, что Центральный Тиман представляет собой сброс, на запад от которого в непосредственном соседстве с серицитовыми сланцами прослеживаются доломитизированные верхнекаменноугольные известняки, а на востоке от сланцев расположены девонские и каменноугольные отложения, образующие ряд сложных складок.

На другом разрезе, построенном Ф. Н. Чернышевым для района р. Ухты, пермские осадки, представленные нижней красноцветной толщей, на западе перекрывают известняки верхнекаменноугольного возраста, залегающие непосредственно на, среднедевонских отложениях. Восточнее среднедевонский горизонт сменяется в русле Ухты доманиковым горизонтом, образующим пологую синклинальную складку, а выше устья р. Яреги из-под доманика выступает песчаномергельный горизонт, образующий вместе с доманиковым антиклинальную складку. Анализируя эти соотношения, Ф. Н. Чернышев делает вывод о грабенообразном опускании в центральной части Тиманского кряжа в районе Ухты. Им были намечены и другие тектонические структуры Тимана.

Основываясь на материалах собственных наблюдений и обобщенных данных экспедиции А. А. Кейзерлинга в Печорский край и К. И. Гревингка на Канинский полуостров, Ф. Н. Чернышев установил полное отсутствие пермских отложений на восточной стороне Тимана; следовательно, Тиман представлял собой естественную преграду для распространения пермского моря.

Древнейшими отложениями, установленными Ф. Н. Чернышевым на Южном Тимане в 1889 г., были серицитовые и серицитово-глинистые сланцы, претерпевшие в додевонское время сильные дислокационные нарушения. Из-за отсутствия в ниг органических остатков Ф. Н. Чернышев затруднился тогда определить их возраст. Самыми древними палеонтологически охарактеризованными отложениями были девонские осадки большой мощности, содержащие обильную и чрезвычайно разнообразную фауну: «Палеонтологический материал, тут собранный, по обработке получит особый теоретический интерес для всей России, так как в нем мы находим все типы девонских фаун северо-западной и юго-восточной России, и притом при строго определенном их батрологическом положении. Разрезы Ухты и ее притоков — рек Ижмы и Седь-Ю, Вычегды и Воли дают возможность следить шаг за шагом взаимные отношения отдельных геологических горизонтов и позволяют нам на точных основаниях указать на отклонах Тимана нижеуказанную последовательность в подразделении девона, начиная с древнейших горизонтов» [20].

Ф. Н. Чернышеву удалось на основе скрупулезного стратиграфического анализа целого ряда разрезов Тимана и блестящих определений богатых палеонтологических коллекций, собранных им в сезон 1889 г., расчленить верхнедевонские отложения на четыре бвиты. В доманиковом горизонте также был собран громадный палеонтологический' материал, «редкий по изяществу сохранения и разнообразию встреченных ископаемых», представленный различными формами гониатитов, а также остатками позвоночных и очень редко брахиопод.