Presentamos un estudio de caso de un pantano que muestra cómo un enfoque integrado de sondeo geofísico de múltiples métodos y muestreo de suelo local puede utilizarse para identificar, diferenciar y mapear sedimentos orgánicos. Nuestro estudio se basa en radar de penetración terrestre (GPR), tomografía de resistividad eléctrica (ERT) y perfilado sísmico de ondas cortantes (sísmica SH) aplicados a los sedimentos del antiguo Lago Duvensee (norte de Alemania), que hoy en día es un pantano. Esta es una localidad bien conocida por los restos de la ocupación de cazadores-recolectores mesolíticos que ha estado atrayendo investigación arqueológica y geoarqueológica durante 100 años. El pantano está incrustado en arena glacial de baja conductividad y se caracteriza por capas de diferentes sedimentos de gyttja (detritus y calcáreos). El presente estudio se llevó a cabo para identificar la morfología del pantano y el grosor del cuerpo de turba y los sedimentos lacustres, con el fin de comprender la evolución de la cuenca. Para validar los resultados geofísicos, derivados de mediciones en superficie, perforaciones, análisis de suelo, así como análisis de ondas guiadas por perforación de ondas electromagnéticas y Direct-Push (DP-EC) se han realizado y utilizado para comparación. Resultó que cada método puede distinguir entre sedimentos que difieren en tamaño de grano, particularmente entre turba, sedimentos lacustres (gyttjas y lodo) y depósitos de arena glacial basal. El GPR incluso puede separar entre capas de turba fuertemente y débilmente descompuestas, lo cual también es claro considerando las variaciones de resistividad en el cálculo de ERT. A partir de la asociación entre propiedades geofísicas y análisis de sedimentos (por ejemplo, contenido de agua y materia orgánica) se distinguieron diferentes gyttjas (gruesas y finas) y la velocidad sísmica se correlacionó con la densidad aparente. Además, el GPR y la sísmica de ondas SH presentan diferentes resoluciones, confirmando que esta última permite mediciones más enfocadas en determinar la extensión de los depósitos de arena basal, cuya profundidad es difícil de alcanzar con GPR. Se han determinado valores representativos de resistividad eléctrica, permitividad dieléctrica y velocidad de onda cortante para cada tipo de sedimento y, por lo tanto, están disponibles para completar la investigación de entornos de humedales. Los sedimentos lacustres de grano fino fueron difíciles de diferenciar por los métodos aplicados. Esto podría ser el resultado de una alta concentración iónica dentro del cuerpo de agua subterránea permanente, que en parte enmascara las propiedades del sedimento.