A forma como um Pen Drive USB organiza os dados internamente é transparente para um host.
Assim como um disco rígido, os dados são gravados e lidos usando o LBA (Logical Block Addressing):
Quando um host envia dados para um bloco LBA em um Thumb Drive, o Thumb Drive fica livre para armazenar esses dados da maneira que preferir , desde que os mesmos dados sejam retornados quando você ler esse bloco. Você não fica sabendo como ele armazena os dados na EEPROM (isso pode ser muito complexo devido ao fato de serem empregadas tecnologias de nivelamento de desgaste, correção de erros e desempenho).
I am interested in getting the data from a thumb drive that pertains to what memory blocks are actually occupied by a specific file.
Eu suspeito que o que você está realmente procurando são informações sobre o que os LBAs estão sendo usados por um determinado arquivo. Essa é uma função do sistema de arquivos em uso, e essa informação é obtida do sistema operacional, não do dispositivo USB. Isso porque é o sistema operacional que gerencia arquivos e o mapeamento de dados de arquivos para setores e, por sua vez, o mapeamento de setores para LBAs no Thumb Drive.
Esta é uma excelente leitura sobre o assunto: