Изучение каменноугольных известняков в северной части Тимана подтвердило схему их расчленения, предложенную Ф. Н. Чернышевым в 1889 г., и позволило значительно пополнить палеонтологические коллекции и тем самым более основательно провести параллелйзацию этих отложений с соответствующими подразделениями Урала. Наиболее полные разрезы каменноугольных известняков были встречены на пересечениях восточной Тиманской гряды реками Сулой, Белой и Индигой.

На восточном склоне Тимана в районе рек Цыльмы, Мылы, Пижмы Печорской и Нерицы Ф. Н. Чернышев обнаружил пермские отложения, представленные мергелями, глинами, песчаниками и известняками. По его мнению, эти отложения могут быть соотнесены с породами нижней красноцветной пермской толщи южных районов Тимана, а такжн Приуралья. На восточном склоне Тимана на эти красноцветные пермские отложения непосредственно налегают мезозойские осадки, на западе же, в районе Пёши, на них лежит тол- . ща серых песчаников с обильной фауной.

Мезозой на Северном Тимане в основном представлен теми же горизонтами, которые были установлены Ф. Н. Чернышевым в южной части кряжа. В келловейских и оксфордских отложениях был собран большой палеонтологический материал. Особый интерес вызвало открытие им на обоих склонах Тимана киммерийских отложений, содержащих фауну, близкую к некоторым формам, описанным А. П. Павловым в киммерийских слоях Симбирской губернии. В нижневолжских слоях также удалось найти несколько экземпляров фауны хорошей сохранности, подтверждающей возраст этого горизонта. В глинах и рыхлых песчаниках были найдены также аммониты, напоминающие формы германского неокома.

Работами Тиманской экспедиции 1890 г. среди послетретичных отложений были обнаружены мощные морсцие постплиоценовые глины и пески с валунами кристаллических и осадочных пород, нередко покрытых отчетливой штриховкой. В этих отложениях, распространяющихся от берегов Ледовитого океана до водораздела Цыльмы и Рочуги и верховьев Мылы, была собрана богатая фауна, имеющая большое сходство с современной фауной Мурманского побережья и фауной морского постплиоцена, описанной академиком Ф. Б. Шмидтом на Енисее. Над глинами и песчаниками, содержащими эту морскую фауну, залегают слоистые песчаные отложения с прослоями гравия и валунов с очень редкой фауной., Некоторые разности постплиоценовых глин принимались предшественниками Ф. Н. Чернышева за мезозойские из-за наличия в них конкреций с юрскими и меловыми ископаемыми. Ф. Н. Чернышеву удалось отыскать в этих глинах современные морские раковины. Почти не были обнаружены следы деятельности материкового льда (за исключением штрихов и шрамов на сглаженных поверхностях скал северной оконечности Тимана), так как они были уничтожены, как предположил Ф. Н. Чернышев, последовавшей обширной трансгрессией Ледовитого океана.

Экспедицией были также осмотрены все рудопроявления и месторождения медных руд, из которых, по мнению Ф. Н. Чернышева, заслуживали внимания лишь разведанные месторождения на р. Цыльме, где руды развиты в виде гнездообразных скоплений среди глин нижних горизонтов верхнедевонских отложений.

Ф. Н. Чернышев обнаружил на Тимане ряд прекрасных стратотипических разрезов. Так, берега Пинеги от устья до д. Угзенги представляют собой один из полных разрезов каменноугольных известняков от горизонта со Spirifer mosquensis до швагеринового. От Кузенемского берега Пинеги прослеживается один из лучших в России разрезов пермских отложений от гипсово-доломитовых слоев, подстилающих нижнюю красноцветную толщу, до серой толщи с Productus hemisphericus, Spirifer Schrenki, Athyris Royssiana etc. В разрезе на p. Пёзе Ф. Н. Чернышев исправил ошибку-' своих предшественников, отнесших развитые здесь пепельно- и темно-серые глины с прослоями известняков и мергелей к пермским отложениям. На основе находок бипликатовых аммонитов ему удалось датировать их возраст как нижневолжский.

Результаты Тиманской экспедиции были высоко оценены многими геологами в России и за рубежом. А. П. Карпинский писал: «Работы двухлетней Тиманской экспедиции распространились на огромную площадь (свыше 150 000 кв. верст) от верховьев Вычегды до Ледовитого океана. Всему этому пространству дана новая топографическая карта. На основе ее Ф. Н. Чернышевым составлена геологическая карта, чрезвычайно изменяющая прежние представления о строении этого края. Особый интерес имеют данные о девонских и каменноугольных отложениях, причем в первых точно определен нефтеносный горизонт, а в последних и в пермско-каменноугольных обнаружено много представителей соответствующих фаун Америки и Индии. Крупным результатом Тимапской экспедиции являются и данные по послетретичной истории Севера. Присутствие новейших морских раковин в глинах и песках в долинах Северной Двины и Печоры было открыто еще Мурчисоном и Кейзерлингом, но исследования Тиманской экспедиции показали их присутствие на огромном пространстве в пределах Вологодской и Архангельской губерний и выяснили, каким важным моментом в геологической истории нашего Севера является обширная бореальная трансгрессия»[22].

Высоко оценили результаты геологических и палеонтологических исследований Ф. Н. Чернышева на Тимане А. П. Павлов, С. Н. Никитин, Э. Кайзер и многие другие ученые. Академик А. П. Павлов писал: «Как руководитель экспедиции для изучения Тимана, Чернышев изучил и Тиман, и обширный район, примыкающий к этому кряжу и составил его геологическую карту; при этом, кроме тектоники, петрографии и палеозойских отложений, составлявших предмет его специальных работ, ему приходилось работать и в области юрских и нижнемеловых отложений и изучать оригинальные послетретичные отложения Русского Севера, в образовании которых играла большую роль бореальная морская трансгрессия, покрывшая Север России после отступания великого оледенения. Послетретичные отложения Севера и Востока России составили также предмет речи, произнесенной Ф. Н. на Международном археологическом конгрессе в Москве; в этой речи он дает очерк развития послетретичных отложений обширной области России, выясняет пережитые ею в послетретичное время физико-географические условия и описывает местонахождения послетретичной фауны и следы доисторической культуры» [23].

Материалы Тиманской экспедиции Ф. Н. Чернышев продолжал обрабатывать в течение многих лет. Из всех северных его экспедиций результаты Тиманской сравнительно полно отражены в его публикациях. Однако он этим не был удовлетворен, мечтая продолжить исследования в облцсти Болынеземельской и Канинской тундр, а затем и на арктических островах, поскольку только в этом случае появлялась возможность решить многие вопросы геологического и тектонического строения Севера России и истории этих областей. Впоследствии ему удалось совершить экспедицию на Новую Землю, но в Болынеземельской тундре он так и не побывал, хотя активно способствовал ее изучению. В 1903 г. он поддержал инициативу студента-зоолога А. В. Журавского по снаряжению экспедиции в этот район и для ее осуществления привлек силы и средства Академии наук, Минералогического и Географического обществ. В результате эта экспедиция работала в Болынеземельской тундре три полевых сезона и собрала богатый материал, восполнивший недостающие звенья в построениях Ф. Н. Чернышева. После его смерти Минералогическое общество, стремясь почтить его память, приняло решение продолжить исследования в Болынеземельской тундре.

После Тиманской экспедиции Ф. Н. Чернышев занялся изучением необработанных материалов экспедиций К. И. Гревингка на Канинский полуостров (1848 г.), коллекций К. М. Бэра и А. Лемана с Новой Земли и А. Э. Норденшельда с о-ва Вайгач. Эти материалы помогли Ф. Н. Чернышеву дать стройное геологическое описание, создать геологические карты и построить схему тектонического развития этих областей Севера Европейской России. Таким образом, были увязаны между собой результаты Тиманской экспедиции, материалы по Болынеземельской тундре, Канинскому полуострову и Новой Земле.