This thesis presents a novel analytical solution strategy for the zero-inertia (ZI) equations of free surface flow. These equations are utilized herein for routing flood flow in open channels and for simulating excess rainfall runoff on overland planes. The novel solution approach is shown to be both accurate and robust, especially under the complicated and intricate conditions of infiltrating flow on initially dry river beds or soils, e.g., as present in arid and semiarid areas. This is underlain by comparing modeling results of the novel analytical procedure with those of validated numerical solutions. Furthermore, it is shown that the analytical ZI model can deliver a process-oriented portrayal of runoff concentration in the flood-generating parts of the catchment. Subsequently, the novel analytical ZI model is applied for a real-world water management problem in the Sultanate of Oman, Arabian Peninsula. Within an integrated flash flood routing model—which is also presented in this thesis—the novel analytical routing approach helps in accurately matching the dynamics of advancing and infiltrating ephemeral river flow, established as a consequence of release from a groundwater recharge dam. The integrated modeling system houses the aforementioned analytical downstream model and tailor-made, state-of-the-art modeling components to portray the upstream flow processes, dam operation (including evaporation), and spillway release flow. The proposed modeling system can aid in rendering a realistic image of transient transmission losses and dependent flow dynamics. This is of extremely high importance for water resources assessment, as well as for optimizing recharge dam operation strategies in order to maximize downstream transmission losses and, thus, groundwater recharge.:List of Figures List of Tables List of Algorithms List of Symbols and Acronyms 1 Introduction 1.1 The Role of Ephemeral River Flow for Groundwater Recharge 1.2 Methods for Estimating Groundwater Recharge 1.3 Groundwater Augmentation Techniques and the Involved Processes 1.4 The Role of Overland Flow for Flash Flood Formation 1.5 Objectives of the Thesis 1.6 Structure of the Work 2 Literature Review 2.1 Surface-Water Based Studies on the Estimation of Indirect Recharge 2.2 Review of Literature on Process-Oriented Overland Flow Modeling 2.3 Summary 3 Principles of Physically-Based Modeling of Infiltrating Free Surface Flows 3.1 Hydraulic Phases of an Infiltrating Flow Event 3.2 Hydrodynamic Models 3.2.1 The Saint-Venant Equations 3.2.2 Zero-Inertia Approximation 3.2.3 Kinematic Wave Approximation 3.2.4 Other Simplifications of the Full Hydrodynamic Model 3.3 Initial and Boundary Conditions 3.4 Relating Friction and Flow Properties 3.5 Accounting for Losses or Gains 3.6 Including Arbitrary Cross-Sectional Geometries 3.7 Discussion of the Reviewed Flow Models 3.7.1 Discussion of Modeling Approaches for Ephemeral River Routing 3.7.2 A Suitable Hydrodynamic Model for Overland Flow 3.7.3 On the Portrayal of Shocks with the Kinematic Wave Model 3.8 Summary 4 Solution Procedures for the Reviewed Flow Models 4.1 Method of Characteristics 4.2 Numerical Solution Procedures 4.2.1 Introduction to Finite Difference Methods 4.2.2 Mathematical Principles of Finite Difference Methods 4.3 Analytical Solution Procedures 4.4 Discussion of the Reviewed Solution Procedures 4.5 Summary and Conclusions 5 Novel Analytical Solution Approaches for the Zero-Inertia Equations 5.1 Novel Analytical Solution Approach for Zero-Inertia Open Channel Flow 5.1.1 Governing Equations 5.1.2 Including Nonprismatic Channel Geometries 5.1.3 Boundary and Initial Conditions 5.1.4 Analytical Solution of the Momentum Equation 5.1.5 Analytical Solution of the Continuity Equation 5.1.6 Algorithm for the Iterative Solution of the Nonlinear Problem 5.1.7 Coupling Surface Flow and Infiltration 5.1.8 Additional Remarks 5.2 Novel Analytical Solution Approach for Zero-Inertia Overland Flow 5.2.1 Governing Equations 5.2.2 Boundary and Initial Conditions 5.2.3 Analytical Solution 5.2.4 Algorithm for the Iterative Solution of the Nonlinear Problem 5.3 Summary 6 Comparative Studies with Generally Accepted Approaches 6.1 Open Channel Flow in Prismatic and Nonprismatic Permeable Open Channels 6.1.1 Test Setup 6.1.2 Comparison of Flow Dynamics 6.1.3 Analysis of the Geometry Parameter Sensitivity 6.1.4 Evaluating the Stability of the Analytical ZI Model 6.1.5 Summary 6.2 Overland Flow on a Plane 6.2.1 Test Setup 6.2.2 Comparison of Modeling Results 6.2.3 Summary 7 Flash Flood Routing under Transmission Losses and Dam Operation 7.1 Outline of the Structure of a Novel Integrated Modeling System 7.1.1 Wadi Flow Routing Models 7.1.2 Dam Simulation Model with Evaporation Component 7.2 Real-World Application of the Modeling System for an Arid Region 7.2.1 Study Area and Available Data 7.2.2 Parameter Sensitivity Analysis 7.2.3 Optimization-Based Process Parameter Estimation 7.2.4 Model Application for Wadi Ma\\\\\\\'awil 7.3 Summary 8 Summary and Conclusions 9 Outlook 9.1 The Modeling System for Improving Water Resources Assessment 9.2 The Modeling System for Optimizing Groundwater Recharge Bibliography A Mathematical Supplements A.1 Explicit First-Order Finite Difference Scheme for the Kinematic Wave Model A.2 Explicit Second-Order Finite Difference Scheme for the Kinematic Wave Model A.3 Implicit Finite Difference Scheme with Interior Point (Preissmann Scheme) A.4 Analytical Solution of the Kinematic Wave Model A.5 Details on the Derivation of the Iterative Procedure (5.47);(5.48) A.6 Details on the Evaluation of Equation (5.60) B Selected Publications of the Author B.1 Analytical Model of Surge Flow in Nonprismatic Permeable Channels B.2 Analytical Model of Surface Flow on Hillslopes B.3 Integrated Modeling System for Flash Flood Routing in Ephemeral Rivers / Diese Dissertation präsentiert einen neuartigen analytischen Lösungsansatz für das beschleunigungsfreie Wellenmodell (bzw. „Zero-Inertia-Modell“, „ZI-Modell“, oder „diffusives Wellenmodell“). Im Rahmen der Arbeit wird das hergeleitete hydrodynamische Modell sowohl zur Simulation von Freispiegelabflüssen in nichtprismatischen und durchlässigen Gerinnen, als auch für die Beschreibung von auf der Landoberfläche abfließendem Infiltrationsüberschuss eingesetzt. Es wird gezeigt, dass der neuartige analytische Ansatz — im Hinblick auf Massenerhaltung und die exakte Abbildung der Abflussdynamik — akkurate Ergebnisse liefert und gleichzeitig unter komplexen und verwickelten Prozessbedingungen anwendbar ist. So belegt eine vergleichende Analyse mit validierten numerischen Lösungsansätzen die Robustheit des analytischen ZI-Modells. Insbesondere die im Sinne der numerischen Mathematik stabile und genaue Modellierung der gekoppelten Abfluss- und Infiltrationsvorgänge in anfänglich trockenen Gerinnen ist dabei ein Novum. Weiterhin wird die Eignung und Anwendbarkeit des neuartigen Modellansatzes zur Beschreibung der Abflusskonzentrationsprozesse gezeigt. Der neuartige Lösungsansatz wird im Folgenden für ein reales Wassermanagementproblem im Sultanat Oman, Arabische Halbinsel eingesetzt. Als Bestandteil eines integrierten Modellsystems, welches ebenfalls im Rahmen der Dissertation vorgestellt wird, dient das analytische ZI-Modell zur Simulation von infiltrierendem Wadiabfluss, welcher unterstrom von Grundwasseranreicherungsdämmen starke Verluste von Masse und Impuls erfährt. Zusammen mit maßgeschneiderten und dem Stand der Technik entsprechenden Komponenten für die Betriebssimulation des Anreicherungsdammes (inklusive Verdunstung von der freien Seefläche) sowie für die Abbildung der oberstromigen hydrodynamischen Prozesse (ebenfalls inklusive Infiltration) wird der neuartige analytische Ansatz in einem Modellsystem zusammengefasst. Das Modellsystem ist in der Lage ein realistisches Bild der raumzeitlichen Dynamik des Abflusses sowie der Grundwasserneubildung aus infiltrierendem Wadiabfluss zu liefern. Damit stellt das Modellsystem ein wertvolles Werkzeug sowohl zur Wasserdargebotsermittlung, als auch für die Optimierung des Betriebes von Grundwasseranreicherungsdämmen dar.:List of Figures List of Tables List of Algorithms List of Symbols and Acronyms 1 Introduction 1.1 The Role of Ephemeral River Flow for Groundwater Recharge 1.2 Methods for Estimating Groundwater Recharge 1.3 Groundwater Augmentation Techniques and the Involved Processes 1.4 The Role of Overland Flow for Flash Flood Formation 1.5 Objectives of the Thesis 1.6 Structure of the Work 2 Literature Review 2.1 Surface-Water Based Studies on the Estimation of Indirect Recharge 2.2 Review of Literature on Process-Oriented Overland Flow Modeling 2.3 Summary 3 Principles of Physically-Based Modeling of Infiltrating Free Surface Flows 3.1 Hydraulic Phases of an Infiltrating Flow Event 3.2 Hydrodynamic Models 3.2.1 The Saint-Venant Equations 3.2.2 Zero-Inertia Approximation 3.2.3 Kinematic Wave Approximation 3.2.4 Other Simplifications of the Full Hydrodynamic Model 3.3 Initial and Boundary Conditions 3.4 Relating Friction and Flow Properties 3.5 Accounting for Losses or Gains 3.6 Including Arbitrary Cross-Sectional Geometries 3.7 Discussion of the Reviewed Flow Models 3.7.1 Discussion of Modeling Approaches for Ephemeral River Routing 3.7.2 A Suitable Hydrodynamic Model for Overland Flow 3.7.3 On the Portrayal of Shocks with the Kinematic Wave Model 3.8 Summary 4 Solution Procedures for the Reviewed Flow Models 4.1 Method of Characteristics 4.2 Numerical Solution Procedures 4.2.1 Introduction to Finite Difference Methods 4.2.2 Mathematical Principles of Finite Difference Methods 4.3 Analytical Solution Procedures 4.4 Discussion of the Reviewed Solution Procedures 4.5 Summary and Conclusions 5 Novel Analytical Solution Approaches for the Zero-Inertia Equations 5.1 Novel Analytical Solution Approach for Zero-Inertia Open Channel Flow 5.1.1 Governing Equations 5.1.2 Including Nonprismatic Channel Geometries 5.1.3 Boundary and Initial Conditions 5.1.4 Analytical Solution of the Momentum Equation 5.1.5 Analytical Solution of the Continuity Equation 5.1.6 Algorithm for the Iterative Solution of the Nonlinear Problem 5.1.7 Coupling Surface Flow and Infiltration 5.1.8 Additional Remarks 5.2 Novel Analytical Solution Approach for Zero-Inertia Overland Flow 5.2.1 Governing Equations 5.2.2 Boundary and Initial Conditions 5.2.3 Analytical Solution 5.2.4 Algorithm for the Iterative Solution of the Nonlinear Problem 5.3 Summary 6 Comparative Studies with Generally Accepted Approaches 6.1 Open Channel Flow in Prismatic and Nonprismatic Permeable Open Channels 6.1.1 Test Setup 6.1.2 Comparison of Flow Dynamics 6.1.3 Analysis of the Geometry Parameter Sensitivity 6.1.4 Evaluating the Stability of the Analytical ZI Model 6.1.5 Summary 6.2 Overland Flow on a Plane 6.2.1 Test Setup 6.2.2 Comparison of Modeling Results 6.2.3 Summary 7 Flash Flood Routing under Transmission Losses and Dam Operation 7.1 Outline of the Structure of a Novel Integrated Modeling System 7.1.1 Wadi Flow Routing Models 7.1.2 Dam Simulation Model with Evaporation Component 7.2 Real-World Application of the Modeling System for an Arid Region 7.2.1 Study Area and Available Data 7.2.2 Parameter Sensitivity Analysis 7.2.3 Optimization-Based Process Parameter Estimation 7.2.4 Model Application for Wadi Ma\\\\\\\'awil 7.3 Summary 8 Summary and Conclusions 9 Outlook 9.1 The Modeling System for Improving Water Resources Assessment 9.2 The Modeling System for Optimizing Groundwater Recharge Bibliography A Mathematical Supplements A.1 Explicit First-Order Finite Difference Scheme for the Kinematic Wave Model A.2 Explicit Second-Order Finite Difference Scheme for the Kinematic Wave Model A.3 Implicit Finite Difference Scheme with Interior Point (Preissmann Scheme) A.4 Analytical Solution of the Kinematic Wave Model A.5 Details on the Derivation of the Iterative Procedure (5.47);(5.48) A.6 Details on the Evaluation of Equation (5.60) B Selected Publications of the Author B.1 Analytical Model of Surge Flow in Nonprismatic Permeable Channels B.2 Analytical Model of Surface Flow on Hillslopes B.3 Integrated Modeling System for Flash Flood Routing in Ephemeral Rivers

Nowadays society strongly depends on its available resources and the long term stability of the surrounding ecosystem. Numerical modelling has become a general standard for evaluating past, current or future system states for a large number of applications supporting decision makers in proper management. In order to ensure the correct representation of the investigated processes and results of a simulation, verification examples (benchmarks), that are based on observation data or analytical solutions, are utilized to evaluate the numerical modelling tool. In many parts of the world, groundwater is an important resource for freshwater. While it is not only limited in quantity, subsurface water bodies are often in danger of contamination from various natural or anthropogenic sources. Especially in arid regions, marine saltwater intrusion poses a major threat to groundwater aquifers which mostly are the exclusive source of freshwater in these dry climates. In contrast to common numerical groundwater modelling, density-driven flow and mass transport have to be considered as vital processes in the system and in scenario simulations for fresh-saltwater interactions. In the beginning of this thesis, the capabilities of the modelling tool OpenGeoSys are verified with selected benchmarks to represent the relevant non-linear process coupling. Afterwards, variable-density application and process studies on different scales are presented. Application studies comprehend regional groundwater modelling of a coastal aquifer system extensively used for agricultural irrigation, as well as hydro-geological model development and parametrization. In two process studies, firstly, a novel method to model gelation of a solute in porous media is developed and verified on small scale laboratory observation data, and secondly, investigations of thermohaline double-diffusive Rayleigh regimes on medium scale are carried out. With the growing world population and, thus, increasing pressure on non-renewable resources, intelligent management strategies intensify demand for potent simulation tools and development of novel methods. In that way, this thesis highlights not only OpenGeoSys’ potential of density-dependent process modelling, but the comprehensive importance of variable-density flow and transport processes connecting, both, avant-garde scientific research, and real-world application challenges.

Nowadays society strongly depends on its available resources and the long term stability of the surrounding ecosystem. Numerical modelling has become a general standard for evaluating past, current or future system states for a large number of applications supporting decision makers in proper management. In order to ensure the correct representation of the investigated processes and results of a simulation, verification examples (benchmarks), that are based on observation data or analytical solutions, are utilized to evaluate the numerical modelling tool. In many parts of the world, groundwater is an important resource for freshwater. While it is not only limited in quantity, subsurface water bodies are often in danger of contamination from various natural or anthropogenic sources. Especially in arid regions, marine saltwater intrusion poses a major threat to groundwater aquifers which mostly are the exclusive source of freshwater in these dry climates. In contrast to common numerical groundwater modelling, density-driven flow and mass transport have to be considered as vital processes in the system and in scenario simulations for fresh-saltwater interactions. In the beginning of this thesis, the capabilities of the modelling tool OpenGeoSys are verified with selected benchmarks to represent the relevant non-linear process coupling. Afterwards, variable-density application and process studies on different scales are presented. Application studies comprehend regional groundwater modelling of a coastal aquifer system extensively used for agricultural irrigation, as well as hydro-geological model development and parametrization. In two process studies, firstly, a novel method to model gelation of a solute in porous media is developed and verified on small scale laboratory observation data, and secondly, investigations of thermohaline double-diffusive Rayleigh regimes on medium scale are carried out. With the growing world population and, thus, increasing pressure on non-renewable resources, intelligent management strategies intensify demand for potent simulation tools and development of novel methods. In that way, this thesis highlights not only OpenGeoSys’ potential of density-dependent process modelling, but the comprehensive importance of variable-density flow and transport processes connecting, both, avant-garde scientific research, and real-world application challenges.:Abstract Zusammenfassung Nomenclature List of Figures List of Tables I Background and Fundamentals 1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Structure of the Thesis 1.3 Variable-Density Flow in Literature 2 Theory and Methods 2.1 Governing Equations 2.2 Fluid Properties 2.3 Modelling and Visualization Tools 3 Benchmarks 3.1 Steady-state Unconfined Groundwater Table 3.2 Theis Transient Pumping Test 3.3 Transient Saltwater Intrusion 3.4 Development of a Freshwater Lens II Applications 4 Extended Inverse Distance Weighting Interpolation 4.1 Motivation 4.2 Extension of IDW Method 4.3 Artificial Test and Regional Scale Application 4.4 Summary and Conclusions 5 Modelling Transient Saltwater Intrusion 5.1 Background and Motivation 5.2 Methods and Model Setup 5.3 Simulation Results and Discussion 5.4 Summary, Conclusion and Outlook 6 Gelation of a Dense Fluid 6.1 Motivation 6.2 Methods and Model Setup 6.3 Results and Conclusions 7 Delineating Double-Diffusive Rayleigh Regimes 7.1 Background and Motivation 7.2 Methods and Model Setup 7.3 Results 7.4 Conclusions and Outlook III Summary and Conclusions 8 Important Achievements 9 Conclusions and Outlook Bibliography Publications Acknowledgements Appendix

Ce travail présente une analyse des systèmes turbiditiques actuels du Golfe d’Oman et de la marge est-africaine (océan Indien occidental), auparavant méconnus. Il se base sur une base de données acoustique (bathymétrie, imagerie multifaisceaux, sismique THR et multitraces) et sédimentologique (carottes küllenberg et calypso) issues de campagnes successives réalisées par le SHOM et l’IFP. L’architecture des systèmes de dépôts profonds et les processus associés ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et physiographique des marges étudiées (marge passive, marge transformante, marge active). Les différents systèmes étudiés illustrent notamment le rôle du contexte tectonique régional sur la répartition et la morphologie des dépocentres à plusieurs échelles d’observation. L'analyse détaillée des faciès et séquences sédimentaires a permis de mettre en évidence le fonctionnement sédimentaire des différents systèmes en lien avec les conditions physiographiques et environnementales régionales (influence des crues liées à la mousson sur le transfert sédimentaire). A travers la reconstruction des transferts sédimentaires dans ces systèmes turbiditiques, nous discutons de l’impact relatif des différents facteurs forçant la sédimentation gravitaire sous-marine à haute-fréquence (eustatisme, climat, et tectonique). Pour cela, une étude stratigraphique détaillée a été réalisée sur la base de différents outils (datation radiocarbone, géochimie élémentaire, biostratigraphie) permettant de contraindre dans le temps les séries sédimentaires gravitaires. L’évolution des apports sédimentaires et des processus de dépôt au cours du Quaternaire terminal, en relation avec les modifications paléo-environnementales continentales, a permis d’identifier l’impact, l’importance relative et les interactions entre les forçages externes sur le développement à haute-fréquence (103-104ans) de systèmes de dépôt gravitaires, dans divers contextes géodynamiques. Les connaissances acquises sur la sédimentation du Golfe d’Oman ont finalement permis d’alimenter une base de données sédimentologique conséquente. L’intégration de cette base dans un modèle numérique géoacoustique (« simulateur ») développé par le SHOM a permis d’évaluer quantitativement l’impact des variations sédimentaires à différentes échelles (distribution spatiale, lithologie, stratification, processus de dépôt) sur la propagation du signal acoustique pour différentes gammes de fréquence (de 300 Hz jusqu’à 3 kHz) et angles d’émission (de 0 à 90°). Ces travaux constituent une base pour la réalisation d’un modèle géoacoustique régional robuste. / This study focuses on the Late Quaternary turbidite systems of the Gulf of Oman and the East-African margin (western Indian Ocean), previously poorly studied. It is based upon a compilation of acoustic data (bathymetry, multibeam imagery, 3.5 kHz and multi-channel seismic) and sedimentological data (küllenberg and calypso piston cores) recovered during several cruises leaded by the SHOM and IFP institutes. Turbidite system architecture and sedimentary processes revealed a strong variability primarily related to the physiographic, hydro-climatic and geodynamic context of each margin. High-resolution stratigraphy has been achieved using a combination of radiocarbon dating, XRF geochemistry, biostratigraphy). This allowed to investigate the impact, the interaction and the relative importance of the external forcings on deep water sedimentation (i.e. tectonics, climate and eustasy) at high- frequency (103 -104 yrs) in different tectonic setting (active & passive margins). Finally, integration of the sedimentological data set in a geoacoustic numerical modelling leaded to a first quantitative estimation of the regional relationship between sea-floor properties (lithology, depositional environment, stratification) and propagation of acoustic signal at 300 Hz- 3kHz frequencies and 0-90°. This work constitutes a basis for future geoacoustic modelling in the area.

Les roches mafiques à ultramafiques permettent de tracer les processus de formation et d'évolution des surfaces planétaires. Pour caractériser ces surfaces, la spectroscopie de réflectance visible-proche infrarouge est une technique adaptée de part sa sensibilité aux absorptions du fer présent dans les minéraux. L'objectif de cette thèse est de déterminer la composition modale des roches, ainsi que la composition chimique des minéraux constitutifs.<br />Nous avons développé une procédure basée sur la mise en oeuvre du Modèle Gaussien Modifié (MGM) qui permet de modéliser les spectres pour des assemblages minéralogiques complexes (olivine - orthopyroxène - clinopyroxène). Après validation de cette approche sur des données simples (poudres), la méthode a été appliquée à des roches naturelles complexes (météorites martiennes et roches d'Oman). Fort de l'expertise acquise dans cette étape intermédiaire, des cartographies minéralogiques ont alors pu être réalisées à partir de données spatiales et aéroportées, respectivement pour le volcan Syrtis Major sur Mars et le massif ophiolitique de Sumail (Oman). Nous avons ainsi montré que les laves de l'édifice volcanique présentent un enrichissement en olivine (Fo50-80) et que les pyroxènes, suivant les conditions de mise en place, peuvent avoir des compositions allant des augites aux enstatites. Pour l'ophiolite d'Oman, nous avons mis en évidence et cartographié pour la première fois des variations spatiales organisées de composition modale au sein même de l'unité harzburgitique. Nous avons également caractérisé des variations de composition dans les clinopyroxènes de la zone crustale ayant des implications pétrogénétiques.<br />Ces apports sont essentiels dans la caractérisation et la compréhension des processus pétrologiques inhérents à la formation des surfaces planétaires et devraient stimuler l'utilisation de l'imagerie spectroscopique à des fins géologiques.

Les ophiolites présentent un grand interêt d'une part pour les reconstitutions géodynamiques des chaînes de montagnes, d'autre part pour l'étude détaillée des processus d'accrétion océanique. Ce memoire s'appuie principalement sur l'étude de trois terrains issus de la Téthys et présentant des caractères contrastés: - l'ophiolite de Semail, en Oman, est une des plus belles ophiolites du monde; sa taille permet la mise en évidence des variations longitudinales des processus d'accrétion à une échelle comparable à celle abordée dans les océans; - les ophiolites du Ladakh, préservées sous forme de klippes charriées sur la plaque indienne telle l'ophiolite de Spongtang, ou sous forme de petites écailles dans la suture et substratum de l'arc représentent des traceurs géodynamiques importants et indiquent des conditions opposées depuis l'accrétion jusqu'à l'obduction par rapport à l'ophiolite d'Oman; - les ophiolites tauriques présentent des caractère intermédiaires. Ce mémoire présente les résultats des études pétro-structurales menées dans ces ophiolites et les implications pour leur accrétion, leur histoire tectonique intra-océanique, et leur obduction. Les ophiolites omanaises présentent à l'affleurement une séquence souvent complète, et des structures témoignant d'un taux d'accrétion élévé. Les structures tranverses à l'axe sont rares et aucune n'interrompt la séquence crustale; les relations entre les différents faciès suggèrent une segmentation de la dorsale à l'échelle d'environ 30 km, qui évoluait avec le temps. A plusieurs endroits (Fizh, Haylayn) des 'overlaps' ou des 'propagating rifts' ont pu être mis en évidence. La séquence plutonique est constituée à part presques égales de gabbros et de wehrlites qui sont souvent interlités et pourraient représenter soit des ensembles de sills s'intrudant mutuellement, soit deux liquides coexistants mais immiscibles. Les structures internes de la série plutonique présentent souvent des variations et des images de recoupement à petite échelle; il est probable que ces variations reflètent la superposition de nombreuses petites chambres. Leur formation est expliquée par des cycles d'imprégnation de la zone de transition, celle-ci devenant périodiquement instable et intrudant la section crustale. Ces structures primaires sont en beaucoup d'endroits transposées par un flux visqueux, couplé avec le flux plastique des péridotites sous-jacentes. Ce couplage est particulièrement bien exprimé dans les gabbros de base, en contact direct avec les péridotites. Les autres ophiolites étudiées présentent des caractères bien différents, des séquences rarement complètes et des péridotites souvent moins déprimées, plus abondamment affectées par les zones de cisaillement lithophériques. La Klippe de Spongtang est composée essentiellement de péridotites, dans lesquelles les structures astenosphériques sont reprises par des zones de cisaillement s'organisant en deux familles: l'une à foliations sub-verticales et linéations sub-horizontales indiquant un mouvement décrochant, l'autre à structures sub-horizontales. Des wehrlites et gabbros peu repandus sont recoupés par des mini-complexes filoniens, orientés perpendiculairement aux cisaillements transverses. Ces structures suggèrent que l'accrétion de Spongtang eut lieu près de l'intersection d'une ride avec une zone transformante. Les facies et leur pétrologie présentent des caractères d'une ophiolite accrétée au droit d'une dorsale lente. Les critères structuraux et pétrologiques, ainsi que son âge crétacé inférieur, permettent de la comparer aux ophiolites Tibétaines, suggérant leur accrétion dans un domaine commun. L'obduction de la Klippe de Spongtang est tardive, contemporaine de la collision et résulte du glissement gravitaire d'un petit domaine océanique prédestiné par son relief, dans un bassin de mélanges dévelopé au pied de la marge passive de la platefrome nord-indienne. Ce scenario est complètement différent de celui proposé pour l'ophiolite omanaise. La zone de fracture d'Owen Chaman limite ici des domaines à evolutions différentes. Les structures des ophiolites tauriques suggèrent également une genèse dans un bassin océanique haché de zones transformantes, d'âge comparable à celles du Ladakh. Des cumulats bien développés, au moins localement, indiquent par contre un taux d'accrétion plus élevé. La tectonique intra-océanique est enregistrée par les cisaillements sub-horizontaux dans les amphibolites de semelle d'une part, et dans des brèches supraophiolitiques d'autre part.

Une grande partie de la période Néoprotérozoïque Ediacarienne, depuis la fin de la glaciation Marinoan (c. 635 Ma) jusqu'à la limite Précambrienne-Cambrienne (c. 542 Ma), est caractérisée par d'amples excursions négatives de la courbe isotopique du carbone dans l'enregistrement CArbonaté. Ces excursions sont observables dans la 'cap séquence' Marinoan, la Shuram-Wonoka et la limite Précambrienne-Cambrienne (Fig. 0.1).<br> La succession Néoprotérozoïque d'Oman, quasiment complète, repose sur un socle daté à 822-825 Ma. Le SuperGroup de Huqf affleure largement au nord de l'Oman, dans le coeur de l'anticlinal du Jabal Akhdar. Il est constitué des sédiments glaciogéniques du group de Abu Mahara (723+16/-10 Ma). L'événement glaciaire se termine avec la 'cap carbonate formation de Hadash d'âge supposé Marinoan (c. 635 Ma). Le groupe de Abu Mahara contiens aussi les volcaniclastiques du Membre de Saqlah caractérisant un épisode d'extension crustal.<br> Le Groupe de Nafun, situé au-dessus de la Marinoan cap carbonate (Formation de Hadash), représente deux 'grands cycles' siliciclastiques à carbonatés, tous deux initiés par de grandes transgressions. Ces cycles comprennent les formations de Masirah Bay/Khufai et les formations de Shuram/Buah. La Formation de Khufai est organisée selon un profil de rampe carbonatée et représente des cycles carbonatés en «shallowing-upward» (HST), allant de facies de rampe externe à des facies à grainstones cross-stratifiés et des dépôts de back-shoal de milieu de rampe, à des cycles «shallowing upward» de rampe interne. En domaine distal, la fin du Khufai highstand est marquée par des petits chenaux incisifs, suivi d'un système transgressif dominé par des argiles monotones, déposées sous la limite d'action des vagues de tempête. Dans le Huqf (domaine proximal du bassin), la Formation de Shuram enregistre une diminution progressive de la tranche d'eau qui se traduit par une série de parasequences «shallowing upward» constituées de dépôts de tempête. Les dépôts siliciclastiques de Shuram passent progressivement aux environnements en rampe carbonatée progradante de Buah. L'excursion de Shuram (Group de Nafun, Supergroup de Huqf) d'Oman est caractérisée par une amplitude exceptionnelle (+5‰ to -12‰ d13C; Fig. 0.1) et un long enregistrement stratigraphique (~800 m). Cette tendance est observée à travers tout l'Oman, de l'affleurement à la sub-surface, et ce indépendamment des faciès sédimentaires. L'excursion est globalement en phase avec les changements relatifs du niveau marin, le paroxysme du d13C étant atteint dans la partie inferieure de Shuram, au niveau de la zone d'inondation maximum, alors que le retour aux valeurs positives apparaît avec le prisme de haut niveau de Buah. La Formation de Shuram affleure parfaitement sur les 40 km d'escarpement N-S du nord de la région du Huqf. Elle montre un empilement de parasequences «shallowing upward» dominées par des dépôts de tempête. À l'échelle de la parasequence, les valeurs isotopiques du carbone reflètent la position stratigraphique dans la pile de parasequences, et chaque parasequence montre une variation des valeurs du d13C avec la direction de progradation. Ces informations stratigraphiques et isotopiques ainsi que la reproductibilité du signal isotopique à travers l'Oman suggèrent une origine primaire et océanographique du rapport isotopique du carbone. L'excursion est contrainte par des âges radiométriques combinés à une modélisation de la subsidence thermique du bassin. Son initiation est datée à ~600 Ma, pour une durée d'approximative de 50 Ma. L'excursion, bien documentée en Oman, présente des équivalents probables dans d'autres séries Ediacariennes et pourrait constituer une spécificité de la période Ediacarienne. Cependant, une corrélation globale demeure spéculative en raison d'un enregistrement sédimentaire souvent limité par de nombreuses discordances. En Chine, la Formation de Doushantuo enregistre probablement la fin de l'excursion autour de 551 Ma. La période Ediacarienne est aussi marquée par la glaciation non-global et de courte durée de Gaskiers, autour de 580 Ma, et ces possibles corrélatifs moins bien temporellement contraints. Si la chronologie proposée est correcte, la glaciation de Gaskiers est alors comprise dans une excursion négative de large amplitude et de longue durée du carbone isotopique. La glaciation apparaît aussi sans effet direct sur l'enregistrement isotopique et stratigraphique d'Oman et des autres sections du même âge. Le fait qu'une excursion de l'isotope du carbone de cette amplitude peut être identifiée dans les sédiments Ediacariens de plusieurs continents indique qu'il s'agit d'un phénomène océanographique global, reflétant la composition océanique par laquelle les carbonates sont précipités. Une telle excursion est inhabituelle dans les temps géologiques et son explication représente un vrai défi. Cependant, le cas Shuram démontre que les excursions négatives des isotopes du carbone ne sont par liées aux glaciations per se et que l'enregistrement du carbone isotopique marin ne peut être utilisé comme témoin direct des glaciations Néoprotérozoïques.<br> Toutes tentative d'interprétation de l'excursion de Shuram doit alors inclure un temps de résidence exceptionnellement long en comparaison avec les perturbations du cycle du carbone Phanérozoïques (Fig. 0.1) et doit engager un réservoir de matériel appauvri en 13C suffisamment large (e.g. carbone organique dissous).

By 2020, cancer mortality rates are estimated to increase by 180% in Arab countries, where breast cancer is the most common type of cancer. This thesis explores and evaluates the ‘asabiyya-driven structuration (the cohesive force of the group that gives it strength in facing its struggles for progressive reproduction) of cancer agents, government agents, and the World Health Organization agents for breast cancer prevention and early detection in the Arab region. The layers of the philosophical standing from Ibn Khaldûn’s concept of ‘asabiyya and the theoretical foundation of social systems theory, structuration theory, social network analysis, and social capital theory are peeled in order to explore and evaluate the context, constraints, social networks, autopoiesis, and social capital. Utilizing a qualitative research design, this thesis employs content analysis and in-depth interviews, as well as NVivo as a tool for analysis. Data is collected from 122 publications and knowledgeable informants employed by cancer agencies, ministries of health, and World Health Organization offices in Egypt, Jordan, Morocco, and Oman. The findings are divided into the contextual scope of responsibility and resources, the progressive and hierarchal constraining structure, the optimal and weak social networks, the strong and vulnerable shields of autopoiesis, and the presence and absence of social capital momentum, followed by a discussion on the the struggle for structuration against breast cancer. The findings demonstrate that countries with a national cancer control program witness local strengthening ‘asabiyya and ‘asabiyya-driven structuration, while those without a national cancer control program witness weakening local ‘asabiyya. Ultimately, this thesis proposes strategic recommendations to accelerate the regional ‘asabiyya-driven structuration of breast cancer.

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