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.