作为最浅的内陆海,渤海位于中国陆地东部最北侧,覆盖渤海湾盆地向东北延伸的海域部分,该区油气探测成果巨大前景,是中国东部油气资源的主要继承靶区;北黄海接壤渤海,处于三大半岛之间,亦是半包围性海域,区内发育北黄海盆地,该区区域构造复杂,是尚未开采的含油气远景区。渤海湾盆地和北黄海盆地都是新生代断陷盆地,构造运动演化的发生,使得岩性、盆地性质、构造特征如断裂等发生改变。应用测区的高精度卫星重力,航磁异常数据,获得的地形及沉积层数据,分析研究区的地质地球物理资料,建立反映地下密度分布的简要地质地层模型,应用变密度界面正反演方法,以地震、测井、地质等资料进行定性定量约束,基于“逐层剥皮”的思想,结合正则化滤波等位场分离方法,分离布格重力异常得到区域异常和剩余异常,进而以前者反演测区莫霍面起伏特征;从剩余重力异常中经过边界识别手段,如各阶导数、延拓等方法的处理,并结合测区磁异常数据,进行化磁极及分离场、解析信号等处理之后,识别研究区边界和断裂构造以及区内岩体分布情况。进一步结合推断断裂及测区已有的地层厚度、密度信息,进行测区沉积层厚度反演研究,在此基础上,进行主要油气潜力区的2.5维重力反演,并结合推断断裂特征进行综合解释工作。通过约束变密度界面法基础理论及其技术应用分析,进一步证明约束变密度界面正反演法在沉积界面反演、深部构造研究等方面,可以做为其他勘探区域的研究提供较为准确可靠的方法参考。本文以上述理论展开,结合前人研究成果,对研究区及其周围岩石物性,地层特征及各期次构造运动、岩浆活动等进行分析,对重磁异常结果进行研究,重新划分了渤海和北黄海海区盆地延伸部分的边界。对区内渤中坳陷等四大主体坳陷海域延伸部分进行了边界调整,进一步开展了次级构造,如渤中凹陷、渤东凸起等的分布研究;进行了北黄海盆地边界和区内次级构造的划分。结合渤海海陆地震联测结果,反演研究获得莫霍面起伏特征,利用剖面联合反演进一步定量研究了测区沉积层分布特征,推断了该区壳内地层宏观分布特征,结合磁异常及其处理结果综合分析,调整了郯庐断裂带在渤海海域部分的位置、张家口蓬莱断裂及北黄海断裂的海域位置,圈定了各类不同物理性质岩体的分布情况,丰富了该区地质构造认识。