Deux études, dont les résultats intitulés «Impact of climate changes during the last 5 million years on groundwater in basement aquifers» et «Timescales of regional circulation of saline fluids in continental crystalline rock aquifers (Armorican Massif, western France)» ont été publiés respectivement dans les revues Scientific reports et Hydrology and Earth System Sciences (HESS), ont permis de retrouver les étapes des grandes variations du climat passé depuis 5 millions d’années à partir de l'analyse, à l’échelle du massif armoricain, des eaux souterraines.

Rappelons tout d'abord que «l'eau de pluie s’infiltre à la surface des sols durant les périodes pluvieuses de l’hiver pour former les nappes d’eau souterraine» dont l'eau, poussée depuis les zones hautes, «se propage ensuite dans les formations géologiques jusqu’à alimenter le réseau des rivières situées dans les niveaux topographiques bas».

Alors que «la partie la plus connue de ces systèmes de circulation, que l’on appelle 'boucles de circulation', est souvent limitée à quelques dizaines de mètres de profondeur que l’eau met quelques dizaines d’années à parcourir», il arrive que, dans certains cas, «l’eau peut parcourir des distances plus longues et rester relativement préservée au sein des roches profondes où le renouvellement est très faible».

Les chercheurs ont analysé à l’échelle du massif armoricain, le taux de salinité des eaux souterraines. Il est ainsi apparu «que la salinité observée au-delà d’une profondeur de 100m» est la 'signature' «laissée par les inondations marines qui ont partiellement recouvert le massif il y a 2 à 5 millions d’années» sur une grande partie de son territoire: en particulier, «l'analyse géochimique détaillée des 12 sites présentant des salinités particulièrement importantes, a permis de confirmer l’origine marine des éléments contenus dans les eaux (Cl, Br, δ34S, δ11B).

Par conséquent, les eaux souterraines du massif armoricain conservent bien la signature, très diluée, des eaux de mer qui se sont infiltrées à trois reprises dans ce massif il y a 2 à 5 millions d’années. La raison pour laquelle les signatures anciennes ont pu être préservées, est qu'aujourd’hui, «le parcours des eaux souterraines est beaucoup moins profond».

Les analyses des gaz dissous dans les eaux sur les 12 sites «ont permis de recalculer la température moyenne des sols lors de l’infiltration de l’eau»: il a été ainsi constaté que «cette température est nettement inférieure à la température actuelle et atteint quasiment zéro degrés pour le forage le plus salé». Il a ainsi été détecté «la présence d’eaux glaciaires qui se sont infiltrées beaucoup plus récemment il y a environ 17 000 ans à la fin de la dernière période glaciaire».

Ces observations, qui «confortent l’interprétation marine des fluides salés rencontrés ailleurs dans les socles, montrent «dans quelle mesure et à quelle vitesse, le fonctionnement hydrogéologique peut être perturbé par les variations climatiques» et mettent en lumière «la vulnérabilité de la ressource en eau face au changement climatique en cours» en raison de la faible épaisseur des écoulements actuels.