覆盖区地质填图是新世纪以来国内外地质调查工作的重点领域,其目标是获取覆盖层以及下伏基岩的地质信息,包括基岩面的起伏、基岩面的地质结构、覆盖层的内部构成等。如何开展这项工作一直是地学界讨论的热点。开展覆盖区地质填图试点工作,有利于探索和创新现代地质填图理论和方法,形成一套相应的地质调查技术标准规范和填图技术方法体系。地球物理探测是覆盖区地质填图工作中不可或缺的手段。本文结合中国地质调查局“1:5万板房沟、小柳沟、伊吾军马场、口门子幅地质填图试点项目”的目标任务,基于在研究区获取的各种地球物理资料,围绕盆地内部新生代覆盖层结构、基岩属性及其构造、地下水资源等地质目标,开展了地球物理信息提取、融合及应用方法等方面的研究。论文利用地表地质填图获取的地层、构造等信息,以及物性统计分析的结果,分析了盆地内地球物理异常可能的成因。结合巴里坤盆地构造背景及其构造演化历史,利用区域重磁和大地电磁测深资料,刻画了盆地构造格架,显示该山间断陷盆地构造走向为北西向,盆地南北两侧基底凹陷区均发育厚度较大的新生代沉积层,大规模的岩浆岩主要产于基岩深处。论文的主要工作及成果包含以下几个方面:(1)通过对重磁异常线性信号的识别与提取,结合大地电磁、高密度电法和浅层地震资料解释成果,确定了盆地内断裂构造的展布,并将断裂构造进行了分类,即主干断裂、基底断裂和新生代活动断裂。通过分析认为,主干断裂与盆地的形成有关,基底断裂分布与基岩出露区构造特征具有较高的契合性,新生代活动断层则反映了新生代覆盖层的沉积特点。(2)通过提取大地电磁电阻率反演结果中第四系沉积层与古-新系沉积层的厚度信息,结合岩石物性统计结果和钻孔岩芯揭露,对重力异常进行二维约束正演模拟,获得基底地层的密度结构。参考研究区及南北两侧基岩出露区地层分布和构造特征,推测新生代覆盖层下伏基岩主要为奥陶系和石炭系地层,岩性以砂岩、砾岩为主。(3)巴里坤盆地第四系与第三系沉积层结构特征,是本文研究的重点。论文以大地电磁、高密度电法、浅层地震等反演结果以及钻孔岩芯所揭示的第四系沉积厚度信息为控制,基于重力异常数据反演得到剖面第四系的沉积层厚度,综合已知信息与反演结果获得研究区第四系沉积层厚度分布。在此基础上,将第四系相对第三系密度差异产生的重力响应去除,简化密度结构模型,并利用大地电磁电阻率结构对基岩起伏进行约束,对重力异常进行二维正演模拟获得沉积层与基底的等效密度差分布,进而反演获得了研究区基岩起伏。新生代沉积层的分布主要受控于区域性的左旋走滑构造运动环境,反映了研究区新生代的多次隆升过程。(4)从覆盖区含水层的水文地质信息出发,结合高密度电法所揭示的浅层电性结构和水井资料,对研究区含水层的分布及潜水面的埋深等进行了评估。(5)对航磁数据和地表磁数据进行了多种方法的二维和三维处理,结合大地电磁电性结构特征,获得了研究区深部隐伏岩体的空间分布和磁性变化特征。由隐伏岩体与周缘岩浆岩的空间位置关系,可以推测隐伏岩体可能为早二叠世侵入岩,磁化率的差异则可以通过研究区晚古生代的构造演化历史得到合理的解释。重磁资料与剖面地球物理资料可以相互补充和相互验证,从而综合揭示覆盖层和基岩地质结构与构造信息,对覆盖区开展地质填图工作具有一定的借鉴意义。尤其是,利用点(地质露头、钻孔、水井等)控制线(地震、电磁、电法等)、再由线控制面(重力与磁法等)、最后由岩石物性与地质理论等先验信息进行约束,可以在减少地质填图成本的前提下提高填图质量以及填图效率。