• Géochronologie U-Pb sur calcite
• Sédimentologie, pétrographie et Architecture stratigraphique
• Diagenèse, Interactions fluides/roches et minéralisations associées (fluorine, Pb-Zn…)
• Relation stratigraphie séquentielle/diagenèse
• Hétérogénéité pétrophysique (porosité, Vitesse onde p, RMN…)
• Changement d’échelle (Upscaling) et modélisation 3D des réservoirs

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. 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). Je développe également une recherche novatrice pour mieux prédire les transferts de chaleur dans les bassins sédimentaires et 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), je coordonne 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). Je suis membre de l’Institut universitaire de France (iuf), promotion 2023. Mon projet aura 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’agira 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, Mas, 2023, Catinat, 2023, Essou, 2024).

Méthodes : sur le terrain avec l’analyse des faciès et l’analyse stratigraphique, en microscopie avec l’analyse pétrographique à l’aide de microscopes photonique, à cathodoluminescence ou électronique, en laboratoire avec l’analyse des roches ou sédiments par diffraction des rayons X ou par spectrométrie (isotopie oxygène ou carbone, éléments traces, datation U/Pb).

La finalité de cette recherche est de mieux appréhender tous les processus diagénétiques, et de mieux comprendre la nature et la chronologie des paléo-fluides à l’origine des minéralisations dans les bassins. La connaissance de ces processus diagénétiques est essentielle

1. pour comprendre l’hétérogénéité des réservoirs dans les bassins,

2. et pour optimiser l’utilisation des bassins sédimentaires dans l’optique de notre transition énergétique (ressources minérales stratégiques, stockage de gaz, stockage de déchets radioactifs, géothermie).

Cette activité de recherches dans le domaine de la sédimentologie et de la diagenèse des bassins s’intègre dans des problématiques socio-économiques importantes, comme (1) la caractérisation de réservoirs géologiques (Australie, Mer du Nord et Qatar avec Engie, en France avec Lundin Petroleum et Vermilion Energy), (2) la caractérisation des réserves françaises en éléments critiques (F en particulier avec le Brgm), ou encore (3) la caractérisation fine de l’hétérogénéité de la série Jurassique sous le site de Bure dans le cadre du projet Cigéo (Centre Industriel de stockage géologique, avec l’Andra). La finalité applicable de ces recherches m’amène à développer des partenariats de recherche avec des organismes publics ou des entreprises. Ces collaborations permettent également à certains étudiants du département des Sciences de la Terre, à travers de stages, d’appréhender au plus près les enjeux socio-économiques en Sciences de la Terre.

Mots clefs: Sédimentologie, Pétrographie, Bassin, Diagenèse, Stratigraphie, Réservoir