[English below] Mes recherches au laboratoire Géosciences Paris-Saclay (GEOPS, UMR 8148 CNRS/UPS) visent à relier les processus diagénétiques avec les faciès sédimentaires et les géométries stratigraphiques afin d’élaborer des modèles conceptuels permettant la prédiction des propriétés réservoirs des roches ou des concentrations minérales. Ces recherches s’appuient sur une démarche d’analyse d’objets naturels par la géologie de terrain, de subsurface jusqu’à la micro-caractérisation pétrographique ou géochimique.

Je travaille notamment sur la caractérisation, l’origine et la prédiction spatio-temporelle du processus de chloritisation des grès, avec une thèse encadrée (Virolle, 2019) ainsi que douze articles publiés entre 2019 et 2023. Un résultat important montre que la berthiérine, un phyllosilicate trioctaédrique du groupe de la serpentine ayant une chimie proche de la chlorite, cristallise vers 1 km de profondeur. D’origine diagénétique, la berthiérine résulte du remplacement, en milieu réducteur, de minéraux argileux détritiques, tels que la kaolinite et des minéraux hydroxy-alumineux riches en fer. A un enfouissement plus important (à plus de 1200 m), cette berthiérine se transforme en chlorite, notamment ferreuse, comme nous l’avons observé en Mer de Norvège ou en Australie.

J'ai participé activement au développement de la géochronologie in situ U-Pb des carbonates à l'Université Paris-Saclay, par des techniques d’ablation laser couplée à la spectrométrie de masse afin de dater les processus diagénétiques. Ce développement analytique permet de dater, directement sur lames minces, la cristallisation des calcites, ce qui ouvre des perspectives nouvelles pour dater certaines séries carbonatées dépourvues de marqueurs biostratigraphiques ou de dater l'âge de la diagenèse. Deux publications significatives, en 1er auteur, publiées dans Geology (2020) et Sedimentology (2021), présentent des exemples d'application en sédimentologie et diagenèse. J’ai encadré 3 thèses sur cette thématique (Deloume-Carpentras, 2022, Lenoir, 2022 et Moreau, 2023). Ce développement ouvre des perspectives significatives sur la possibilité de caractériser l’âge et la durée des processus diagénétiques. J’ai également initié plusieurs collaborations nationales et internationales (1 publication à Marine and Petroleum Geology avec l’Université de Genève).

Je développe également une recherche novatrice pour mieux prédire les transferts de chaleur dans les bassins sédimentaires et ainsi optimiser l’utilisation des réservoirs géothermiques. Dans le cadre du projet UPGEO financé par l’Agence Nationale de Recherche (ANR : https://anr.fr/Projet-ANR-19-CE05-0032 ), j’ai coordonné une équipe multidisciplinaire rassemblant sédimentologues, hydrogéologues, géophysiciens et mathématiciens venant de huit institutions dont GEOPS, le Laboratoire de Mathématiques d’Orsay - LMO, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement - LSCE, l’Institut Camille Jordan - ICJ, (puis la Fédération de Mathématiques de CentraleSupélec - FdM), Géoressources et Environnement - G&E (EPOC depuis 2022), l’IFPEN, le BRGM et GPC-IP. Les méthodologies au cœur de ce projet ANR, mené en collaboration avec mes collègues Mathématiciens, permettront d’améliorer, dans les modèles géologiques, le saut d’échelle entre les analyses ponctuelles en laboratoire, et leur représentation aux échelles du réservoir et du bassin.

Les premiers résultats de ce projet ont permis de mettre au point une méthodologie pour reconstruire des d'affleurements numériques afin de capturer les hétérogénéités sédimentaires à des échelles allant du décimètre au kilomètre (Thomas et al., 2021) ou encore de calibrer la mesure de la résonance magnétique nucléaire (RMN), à la reconnaissance fine des microfaciès et à l’estimation de la perméabilité dans les carbonates avec une très bonne précision (Catinat et al., 2023).

Je suis impliqué depuis 2024 dans le projet ciblé S-PASS Ressources et Usages du sous-sol urbain – Bassin Parisien (ANR-22-EXSS-0011 : https://anr.fr/ProjetIA-22-EXSS-0011 ) notamment pour mieux évaluer le potentiel et le suivi de la performance des systèmes géothermiques de minime importance (0-200 m) sous la zone du Grand Paris.

Je suis membre de l’Institut universitaire de France (IUF), promotion 2023. Mon projet a comme objectif de reconstituer et simuler les flux de chaleur dans les bassins sédimentaires par une approche multidisciplinaire couplant géologie, mathématiques ou encore biologie. Il s’agit de reconstruire les transferts passés, en étudiant les processus diagénétiques, puis de prédire les circulations futures, tout en travaillant, dans la lignée d’UPGEO, sur une meilleure intégration du saut d’échelle en géosciences. J’ai encadré (ou encadre actuellement) quatre doctorants sur cette thématique (Thomas, 2022, Catinat, 2023, Mas, 2024 et Gallien, 2025). Je m’oriente depuis 2025 à évaluer le potentiel en hydrogène naturel du Bassin de Paris, en collaboration avec CVA et Geolinks Services.

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[English] My research at the Géosciences Paris-Saclay laboratory (GEOPS, UMR 8148 CNRS/UPS) aims to link diagenetic processes with sedimentary facies and stratigraphic geometries in order to develop conceptual models enabling the prediction of reservoir rock properties or mineral concentrations. This research is based on the analysis of natural objects, from field geology and subsurface data to petrographic and geochemical micro-characterization.

I notably work on the characterization, origin, and spatio-temporal prediction of chloritization processes in sandstones, with one supervised PhD thesis (Virolle, 2019) and twelve papers published between 2019 and 2023. An important result shows that berthierine, a trioctahedral phyllosilicate from the serpentine group with a chemistry close to chlorite, crystallizes at around 1 km depth. Of diagenetic origin, berthierine results from the replacement, under reducing conditions, of detrital clay minerals such as kaolinite and Fe-rich hydroxy-aluminous minerals. At greater burial depths (beyond ~1200 m), berthierine transforms into chlorite, particularly Fe-rich chlorite, as observed in the Norwegian Sea and in Australia.

I have actively contributed to the development of in situ U–Pb geochronology of carbonates at Université Paris-Saclay using laser ablation coupled with mass spectrometry to date diagenetic processes. This analytical development enables direct dating of calcite crystallization on thin sections, opening new perspectives for dating carbonate series lacking biostratigraphic markers or constraining the timing of diagenesis. Two major first-author publications in Geology (2020) and Sedimentology (2021) present applications in sedimentology and diagenesis. I have supervised three PhD theses on this topic (Deloume-Carpentras, 2022; Lenoir, 2022; Moreau, 2023). This development opens significant perspectives for constraining the timing and duration of diagenetic processes. I have also initiated several national and international collaborations (including one publication in Marine and Petroleum Geology with the University of Geneva).

I am also developing innovative research to better predict heat transfer in sedimentary basins and optimize the use of geothermal reservoirs. Within the framework of the UPGEO project funded by the French National Research Agency (ANR), I coordinated a multidisciplinary team bringing together sedimentologists, hydrogeologists, geophysicists and mathematicians from eight institutions, including GEOPS, the Orsay Laboratory of Mathematics (LMO), the Laboratory of Climate and Environmental Sciences (LSCE), the Camille Jordan Institute (ICJ; later the CentraleSupélec Mathematics Federation – FdM), Géoressources et Environnement (G&E; EPOC since 2022), IFPEN, BRGM, and GPC-IP. The methodologies developed within this ANR project, in collaboration with mathematician colleagues, aim to improve scale transition in geological models, bridging laboratory-scale observations and reservoir- to basin-scale representations.

The first results of this project enabled the development of a methodology to reconstruct digital outcrops in order to capture sedimentary heterogeneities from decimetric to kilometre scales (Thomas et al., 2021), and to calibrate nuclear magnetic resonance (NMR) measurements for fine microfacies recognition and permeability estimation in carbonates with very high accuracy (Catinat et al., 2023).

Since 2024, I have been involved in the targeted project S-PASS “Resources and Uses of the Urban Subsurface – Paris Basin” (ANR), notably to better evaluate the potential and monitor the performance of shallow geothermal systems (0–200 m depth) beneath the Greater Paris area.

I have been a member of the Institut Universitaire de France (IUF), class of 2023. My project aims to reconstruct and simulate heat fluxes in sedimentary basins through a multidisciplinary approach combining geology, mathematics, and biology. The objective is to reconstruct past transfers through the study of diagenetic processes and to predict future fluid circulation, while further improving scale integration in geosciences, building on the UPGEO framework. I have supervised (or currently supervise) four PhD students on this topic (Thomas, 2022; Catinat, 2023; Mas, 2024; Gallien, 2025). Since 2025, I have also been working on assessing the natural hydrogen potential of the Paris Basin, in collaboration with CVA and Geolinks Services.