Using Ground Penetrating Radar (GPR) to identify sediment morphology and buried large wood in volcanic deposits, Blanco River, southern Chile

• Galo Valdebenito ^[1] ; Andrés Iroumé ^[1] ; David Alvarado ^[1] ; Carlos Fuentes ^[1] ; Lorenzo Picco ^[1]
  1. [1] Universidad Austral de Chile

     Universidad Austral de Chile

     Valdivia, Chile

     
• Localización: Andean geology: Formerly Revista geológica de Chile, ISSN-e 0718-7106, ISSN 0718-7092, Vol. 53, Nº. 1, 2026, págs. 98-112
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Uso de Radar de Penetración Terrestre (GPR) para identificar la morfología de los sedimentos y la madera de gran tamaño enterrada en depósitos volcánicos, río Blanco, sur de Chile
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Las avalanchas de nieve, los deslizamientos de tierra y los flujos de detritos son los principales mecanismos que aportan madera de gran tamaño (LW, por sus siglas en inglés) a los cursos de agua en cabeceras de cuencas boscosas y de fuerte pendiente. En contraste, la mortalidad de árboles y la erosión de riberas desempeñan un papel relativamente mayor en el reclutamiento de LW en cuencas de mayor tamaño. La erupción explosiva del volcán Chaitén (2008-2009), en el sur de Chile, provocó una destrucción generalizada del bosque, depositando varios metros de sedimentos volcánicos y madera muerta en el valle del río Blanco. Este valle fue rellenado por depósitos de caída de tefra, corrientes de densidad piroclástica y colapsos parciales del domo volcánico, generando secuencias de gravas y arenas de gran espesor ricas en litoclastos y madera enterrada. Los procesos fluviales y los ajustes del cauce han, desde entonces, erosionado estos depósitos, movilizando la madera muerta enterrada hacia el cauce y generando un proceso adicional de reclutamiento de LW, hasta ahora poco estudiado. La exhumación de piezas de madera enterrada podría aumentar los riesgos aguas abajo durante crecidas, lo que resalta la importancia de comprender este proceso. Dado que la madera enterrada no puede ser identificada visualmente, se utilizó en este estudio la técnica geofísica no invasiva de prospección basada en radar de penetración terrestre (GPR, por sus siglas en inglés), para realizar un escaneo continuo de los depósitos volcánicos ricos en litoclastos a lo largo del río Blanco. Se abordaron tres preguntas de investigación: 1) ¿Es posible describir la morfología y la estructura interna de los depósitos volcánicos mediante GPR?; 2) ¿Puede el GPR detectar la señal de la madera enterrada en estos depósitos?; y 3) ¿Es posible determinar la distribución espacial de la LW enterrada mediante un mapeo subsuperficial tridimensional de alta resolución a partir de reflexiones GPR? Tras una calibración inicial, el escaneo GPR produjo perfiles de radargramas que fueron procesados en representaciones 2D y 3D de los depósitos, identificando con éxito la LW enterrada, cuya distribución espacial fue posteriormente mapeada mediante análisis 3D de GPR. Este estudio demuestra que el GPR es una herramienta rápida, no invasiva y precisa para caracterizar la morfología y la estructura interna de sedimentos fluviales afectados por actividad volcánica, facilitando la identificación de la LW enterrada.

  • English

    Snow avalanches, landslides, and debris flows are the primary mechanisms delivering wood to streams in steep, forested headwater catchments. Tree mortality and bank erosion, in contrast, play a relatively major role in recruiting large wood (LW) in larger watersheds. The 2008-2009 explosive eruption of the Chaitén volcano in southern Chile caused widespread forest destruction, depositing several meters of volcanic sediments and dead wood in the Blanco River valley. Tephra fall, pyroclastic density currents, and dome collapses filled the valley, creating thick deposits of lithic-rich gravelly sand and buried wood. Post-eruption fluvial processes and channel adjustments have since eroded these deposits, mobilizing buried dead wood into the channel and creating an additional, previously understudied LW recruitment process. The exhumation of buried wood pieces could increase downstream risks during floods, emphasizing the importance of understanding this process. Given that buried wood cannot be visually identified, the prospecting non-invasive geophysics technique based on Ground Penetrating Radar (GPR) was used in this study to perform continuous scanning of the lithic-rich volcanic deposits along the Blanco River. Three key research questions were addressed: 1) Can the internal morphology and structure of volcanic deposits be described using GPR?; 2) Can GPR detect the signature of buried wood within these deposits?; and 3) Is it possible to determine the spatial distribution of buried LW using high-resolution 3D subsurface mapping of GPR reflections? Following initial calibration, GPR scanning produced radargram profiles that were post-processed into 2D and 3D representations of the deposits, successfully identifying buried LW, whose spatial distribution was subsequently mapped using 3D GPR analysis. This study demonstrates that GPR is a rapid, non-invasive, and precise tool for characterizing the morphology and internal structure of river sediments affected by volcanic activity, facilitating the identification of buried LW.