В 1980-х и начале 1990-х годов в пяти экспедициях НИС "Вулканолог" выполнены геолого-геофизические исследования, в результате которых получены новые данные о строении и истории формирования вулканического массива Черных Братьев. В развитии массива выделено 5 этапов. На первом этапе, начало которого относится к раннему - среднему плейстоцену, а, возможно, и к неогену, сформировался крупный щитообразный существенно лавовый вулканический массив размером 30 X 35 км. На втором этапе произошло, по-видимому, катастрофическое эксплозивное извержение, и сформировалась древняя кальдера (Внешняя кальдера Горшкова) размером 15 X 20 км. Возраст - не моложе середины позднего плейстоцена. На третьем этапе в северной и центральной частях древней кальдеры сформировалась крупная вулканическая постройка, заполнившая большую часть кальдеры и перекрывшая ее борт. На четвертом этапе произошло мощное эксплозивное извержение, и образовалась молодая кальдера (кальдера Горшкова) размером 7.5 X 11.5 км. Время образования этой кальдеры соответствует мощной вспышке кислого эксплозивного вулканизма в районе Курил и Камчатки в пределах 45-30 тыс. лет назад. На заключительном этапе, в результате активной вулканической деятельности внутри молодой кальдеры, вблизи ее бортов сформировались современные вулканические постройки островов Чирпой и Брат Чирпоев. Суммарный объем изверженного в данном районе вулканического материала может превышать 1000-1300 км3, из них 400-600 км3 - пирокластический материал кальдерообразующих извержений.

В 80-е годы ХХ в. камчатскими учеными в рейсах НИС «Вулканолог» в районе подводного хребта Шокальского было отработано 17 геофизических профилей общей протяженностью ~ 1100 погонных км. В результате проведенных исследований охарактеризована геоморфология хребта Шокальского и установлено, что он включает четыре крупных вулканических массива. В пределах хребта выявлено большое количество разрывных нарушений, в том числе и с признаками недавней активности. Амплитуда смещения по некоторым из них может достигать сотен метров. Расчленяющие хребет Шокальского каньоны приурочены в основном к поперечным грабенообразным структурам.

Приводятся новые данные о морфологии подводных вулканических хребтов Гидрографов и Броутона. В пределах этих хребтов выявлены четыре новых подводных вулкана, не вошедших в «Каталог подводных вулканов и гор Курильской островной дуги» – два в хребте Гидрографов и два – в хребте Броутона.