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The surface heat flow (qs) is paramount for modeling the thermal structure of the lithosphere. Changes in the qs over a distinct lithospheric unit are normally directly reflecting changes in the crustal composition and therewith the radiogenic heat budget (e.g., Rudnick et al., 1998; Förster and Förster, 2000; Mareschal and Jaupart, 2004; Perry et al., 2006; Hasterok and Chapman, 2011, and references therein) or, less usual, changes in the mantle heat flow (e.g., Pollack and Chapman, 1977). Knowledge of this physical property is therefore of great interest for both academic research and the energy industry. The present study focuses on the qs of central and southern Israel as part of the Sinai Microplate (SM). Having formed during Oligocene to Miocene rifting and break-up of the African and Arabian plates, the SM is characterized by a young and complex tectonic history. Resulting from the time thermal diffusion needs to pass through the lithosphere, on the order of several tens-of-millions of years (e.g., Fowler, 1990); qs-values of the area reflect conditions of pre-Oligocene times. The thermal structure of the lithosphere beneath the SM in general, and south-central Israel in particular, has remained poorly understood. To address this problem, the two parameters needed for the qs determination were investigated. Temperature measurements were made at ten pre-existing oil and water exploration wells, and the thermal conductivity of 240 drill core and outcrop samples was measured in the lab. The thermal conductivity is the sensitive parameter in this determination. Lab measurements were performed on both, dry and water-saturated samples, which is labor- and time-consuming. Another possibility is the measurement of thermal conductivity in dry state and the conversion to a saturated value by using mean model approaches. The availability of a voluminous and diverse dataset of thermal conductivity values in this study allowed (1) in connection with the temperature gradient to calculate new reliable qs values and to use them to model the thermal pattern of the crust in south-central Israel, prior to young tectonic events, and (2) in connection with comparable datasets, controlling the quality of different mean model approaches for indirect determination of bulk thermal conductivity (BTC) of rocks. The reliability of numerically derived BTC values appears to vary between different mean models, and is also strongly dependent upon sample lithology. Yet, correction algorithms may significantly reduce the mismatch between measured and calculated conductivity values based on the different mean models. Furthermore, the dataset allowed the derivation of lithotype-specific conversion equations to calculate the water-saturated BTC directly from data of dry-measured BTC and porosity (e.g., well log derived porosity) with no use of any mean model and thus provide a suitable tool for fast analysis of large datasets. The results of the study indicate that the qs in the study area is significantly higher than previously assumed. The new presented qs values range between 50 and 62 mW m⁻². A weak trend of decreasing heat flow can be identified from the east to the west (55-50 mW m⁻²), and an increase from the Dead Sea Basin to the south (55-62 mW m⁻²). The observed range can be explained by variation in the composition (heat production) of the upper crust, accompanied by more systematic spatial changes in its thickness. The new qs data then can be used, in conjunction with petrophysical data and information on the structure and composition of the lithosphere, to adjust a model of the pre-Oligocene thermal state of the crust in south-central Israel. The 2-D steady-state temperature model was calculated along an E-W traverse based on the DESIRE seismic profile (Mechie et al., 2009). The model comprises the entire lithosphere down to the lithosphere–asthenosphere boundary (LAB) involving the most recent knowledge of the lithosphere in pre-Oligocene time, i.e., prior to the onset of rifting and plume-related lithospheric thermal perturbations. The adjustment of modeled and measured qs allows conclusions about the pre-Oligocene LAB-depth. After the best fitting the most likely depth is 150 km which is consistent with estimations made in comparable regions of the Arabian Shield. It therefore comprises the first ever modelled pre-Oligocene LAB depth, and provides important clues on the thermal state of lithosphere before rifting. This, in turn, is vital for a better understanding of the (thermo)-dynamic processes associated with lithosphere extension and continental break-up. / Der Oberflächenwärmefluss (qs) ist maßgeblich für die Modellierung der thermischen Struktur der Lithosphäre. Änderungen im qs, innerhalb eines speziellen lithosphärischen Abschnitts, reflektieren direkt Änderungen in der krustalen Zusammensetzung und damit der radiogenen Wärmeproduktion (e.g., Rudnick et al., 1998; Förster und Förster, 2000; Mareschal und Jaupart, 2004; Perry et al., 2006; Hasterok und Chapman, 2011) oder aber, weniger häufig, Änderungen im Mantelwärmefluss (e.g., Pollack und Chapman, 1977). Die Kenntnis dieses physikalischen Parameters ist daher von großem Interesse, sowohl für die Forschung als auch für die Energiewirtschaft. Die vorliegende Studie befasst sich mit dem qs von Süd- und Zentralisrael als Teil der Sinai Mikroplatte (SM), welche während des Riftings und Auseinanderbrechens der Afrikanischen und Arabischen Platte im Oligozän entstand und durch diese, sehr junge und komplexe tektonische Geschichte, geprägt ist. Die thermische Diffusion benötigt einige Zehner-Millionen Jahre (e.g., Fowler, 1990) um die Lithosphäre zu durchlaufen, qs-Werte der Region reflektieren daher prä-oligozäne Bedingungen. Die thermische Struktur der Lithosphäre in Süd- und Zentralisrael, ist bis heute nur sehr wenig verstanden. Um dieses Problem anzugehen wurden die Parameter die für die qs-Bestimmung benötigt werden, eingehend untersucht. An zehn ehemaligen Wasser- und Erdölexplorationsbohrungen wurden neue Temperaturmessungen durchgeführt, und die Wärmeleitfähigkeit von 240 Bohrkern- und Aufschlussproben wurde im Labor gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit ist in der qs-Bestimmung der sensitive Parameter. Die Labormessungen wurden sowohl an trockenen sowie an wasser-gesättigten Proben durchgeführt, was personal-und zeitaufwendig ist. Eine andere Möglichkeit ist die Messung der Wärmeleitfähigkeit im trockenen Zustand und das Konvertieren zu einem saturierten Wert unter der Verwendung von Mischungsgesetzen. Das Vorhandensein eines umfangreichen und sehr diversen Wärmeleitfähigkeit-Datensatzes ermöglicht (1) in Verbindung mit dem Temperaturgradienten die Berechnung von neuen zuverlässigen qs-Werten sowie deren Verwendung zur Modellierung der thermischen Struktur der prä-oligozänen Kruste in Israel und (2) in Verbindung mit vergleichbaren Datensätzen, die vorhandenen Mischungsgesetzte zur indirekten Bestimmung der saturierten Gesamtwärmeleitfähigkeit (BTC) qualitativ zu überprüfen. Die Zuverlässigkeit numerisch bestimmter BTC-Werte variiert für die verschiedenen Mischungsgesetze und ist darüber hinaus stark von der Lithologie der Proben abhängig. Mittels spezifischer Korrekturgleichungen können Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Werten jedoch erheblich reduziert werden. Die Datenanzahl und die statistische Analyse ermöglichte darüber hinaus die Ableitung von lithotypspezifischen Konvertierungsgleichungen, um die saturierte BTC anhand von trocken gemessenen BTC- und Porositätswerten (z.B. aus Logs) zu berechnen. Dieser Ansatz führt, für alle Lithotypen, zu einer guten Reproduzierbarkeit gemessener Werte und ist daher eine nützliche Alternative, wann immer große Probenmengen behandelt werden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der qs im Untersuchungsgebiet signifikant höher ist, als bisher angenommen. Die qs-Werte, die in dieser Studie für Israel bestimmt wurden, schwanken zwischen 50 und 62 mW m⁻². Ein schwacher Trend abnehmender Werte von Ost nach West (55-50 mW m⁻²), und ein leichter Trend ansteigender Werte vom Toten Meer nach Süden (55-62 mW m⁻²) können identifiziert werden. Diese beobachteten Schwankungen lassen sich mit Variationen in der krustalen Zusammensetzung (Wärmeproduktion) erklären, einhergehend mit regionalen Änderungen der Krustenmächtigkeit. Die neuen qs-Daten können dann, im Zusammenhang mit petrophysikalischen Daten und Informationen über die Struktur und Zusammensetzung der Lithosphäre, verwendet werden um ein Model des prä-oligozänen thermischen Zustandes der Kruste Zentral- und Südisraels abzugleichen. Das stationäre 2-D Temperatur-Modell wurde entlang einer E-W Traverse, basierend auf dem seismischen DESIRE-Profil (Mechie et al., 2009), berechnet. Es reicht bis zur Lithosphären–Asthenosphären Grenze (LAB) und bezieht sich auf das aktuellste Wissen über die prä-oligozäne Lithosphäre, also vor dem Einsetzen von Rifting und plumebedingten thermischen Störungen. Durch den Abgleich zwischen gemessenen und modellierten qs-Werten ist es möglich auf die prä-oligozäne LAB-Tiefe zurückzuschließen. Als wahrscheinlichste Tiefe ergeben sich 150 km, was konsistent ist mit LAB-Tiefen Abschätzungen aus vergleichbaren stabilen Regionen des Arabischen Schildes. Dies liefert wichtige Anhaltspunkte über den thermischen Zustand der Lithosphäre vor dem Einsetzen von Rifting in der Region und ist wiederum entscheidend für ein besseres Verständnis der dynamischen Prozesse in Assoziation mit Extension der Lithosphäre und dem kontinentalem Auseinanderbrechen.

Intrashelf basins occurring on epeiric carbonate platforms are commonly associated with the presence of excellent carbonate source rocks, and because they often border potential carbonate reservoirs updip, they may form the core of rich petroleum systems. This is a common phenomenon of many Mesozoic hydrocarbon plays in the Middle East. Despite this fact, studies investigating intrashelf-basinal, fine-grained carbonates are rare, because it is assumed that little lithofacies variability is present in these successions as a consequence of their relatively homogeneous appearance where they are sampled in core or visited in exposures. Those that have been performed mostly lack process-detail analyses, and interpret the organic-carbon enrichment in these sediments to be simply a function of either occurrence of localised bottom-water anoxia or high primary organic production under low-energy conditions, dominated by suspension-settling events.

Au cours du Précambrien et du Paléozoïque, la zone Zagros faisait partie de la plate-forme Arabe. La succession Paléozoïque du Zagros s’étend du Cambrien au Permien. La zone d'étude se situe entre le Lurestan et le Fars au sud et le Golfe Persique. Au Paléozoïque, dans le secteur du Zagros, la série stratigraphique comprend quatre séquences de second ordre (ou cycles tectonostratigraphiques) séparées par d’importantes discordances. L’eustatisme est le principal facteur déterminant les changements d’espace d’accommodation, même si localement dans l'Ouest du Haut Zagros, le rôle de la tectonique régionale et des mouvements diapririques est important. Le premier cycle (Ordovicien) est composé des Fomrations Seyahou (Floien-Katien) et Dargaz (Hirnantien). Il enregistre une évolution depuis des milieux profonds à peu profonds de plate-forme siliciclastique. La Formation Seyahou est découpée en sept séquences de troisième ordre et la Formation Dargaz correspondant à des dépôts glaciogènes comprends deux séquences de troisième ordre. Le deuxième cycle (Silurien inférieur) correspond à la Formation Sarchahan. Il est caractérisé des environnements marins peu profonds à profonds comprenant des marnes riches en matière organique. Il est composé par deux séquences de dépôt de troisième ordre. Localement à Kuh e Gahkum, la base de cette Formation enregistre des dépôts peu profonds de transition continental-marin dont la présence est attribuée à la mise en place d’un diapir dans le secteur. Le troisième cycle (Dévonien) correspond à la Formation Zakeen. Les dépôts évoluent depuis des environnements continentaux à marins. La fin du Dévonien est marqué par des environnements marins carbonatés dans le sud de la région du Fars et dans le Golfe Persique. Il est divisé en trois séquence de troisième ordre. L’absence de la Formation Zakeen à Kuh e Surmeh et Kuh e Siah, et sa présence dans les régions voisines (Naura, West Agar, etc ...), suggèrent une activité diapirique, expliquant l’érosion locale des séries sédimentaires. Le dernier cycle de la succession pré-khuff dans la zone d'étude correspond à la Formation Faraghan du Permien inférieur. Il surmonte une discontinuité attribué au jeu de l'orogenèse Hercynienne et est déposé dans toute la région du Zagros et dans le Golfe Persique. La Formation Faraghan correspond à des environnements de plaine côtière à marins et est divisé en trois séquences de troisième ordre.La succession du Paléozoïque est marquée par plusieurs discordances majeures. Elles résultent de: (i) variations majeures du niveau marin en lien avec des variations glacioeustatiques comme pour le cas de la glaciation Hirnantien à la fin de l’Ordovicien et celle du Carbonifère; (ii) Un soulèvement du Moyen-Orient à la fin du Silurien associé aux mouvements épeirogéniques et à une baisse importante du niveau de la mer; et (iii) l'orogenèse Hercynienne allant de la fin du Dévonien à Carbonifère. Localement, les discordances peuvent aussi s’expliquer par le jeu de remontée diapirique induisant une érosion locale, comme c’est le cas dans les secteurs de Kuh e Surmeh et de Kuh e Gakhum pour des periodes de temps différentes. / During the Precambrian and trough the Palaeozoic, the Zagros area was part of the Arabian platform (Beydon, 1993). The Palaeozoic succession of the Zagros extends from Cambrian to well-developed Permian deposits. The study area ranges from the Lurestan to Southern Fars onshore and to the Persian Gulf offshore wells. From Ordovician to Early Permian Palaeozoic succession of the Zagros area comprises four second-order tectonostratigraphic depositional cycles separated by major unconformities. Eustatic sea-level variation is the main controlling factor for accommodation space changes, whereas in West High Zagros and Kuh e Gahkum, the role of regional and salt tectonic activities may be also important. The first cycle (Ordovician) is composed of the Seyahou (Floian-Katian) and Dargaz (Hirnantian) Formations. They are characterized by deep- to shallow-water (offshore to shoreface) siliciclastic deposits. The Seyahou Formation contains seven 3rd-order depositional sequences. The glaciogenic Dargaz Formation consists of one 3rd- order sequence. The second cycle (Early Silurian) corresponds to the Sarchahan Formation is composed of two 3rd-order depositional sequences. They are characterized by deep-marine offshore to upper offshore environments. Locally in Kuh e Gahkum the base of the Formation presented continental fan delta deposits due to the salt tectonic activity.The third cycle (Devonian) corresponds to the Zakeen Formation and divided in three 3rd-order depositional sequences. It started with the deposition of continental to near-shore marine clastic deposits. In Late Devonian, it evolved to carbonate marine deposits in the south of Fars area and the Persian Gulf. The lack of Zakeen Formation in Kuh e Surmeh and Kuh e Siah, and is presence in neighboring areas (Naura, Aghar, etc…), suggests structural salt plug activities (Jahani, 2008). This megasequence is capped by a major unconformity related to the Hercynian orogeny.The last deepening-upward cycle of the Pre-khuff succession in the study area is the Early Permian Faraghan Formation. It capped the Hercynian orogeny and deposited throughout the Zagros area from Lurestan (west) to Bandar Abbas (East) areas as well as in Persian Gulf. The Faraghan Formation divided into three 3rd-order depositional sequences and deposited in coastal plain to shallow-marin near-shore environment. Basinward, in the deeper part (e.g. Kuh e Faraghan), they are replaced by marine upper offshore deposits. The Palaeozoic succession is marked by several major unconformities associated with hiatus. They resulted from: (i) major sea level drops at the end of the Ordovician related to the Hirnantian glaciation (Ghavidel Syooki et al., 2011) and of during the Carboniferous related to the southern Hemisphere glaciation (Golonka, 2000); (ii) An uplift of the Middle East area at the end of the Silurian associated with epeirogenic movements (Ala et al., 1980; Berberian and King, 1981; Al-Sharhan and Nairn, 1997) and a major sea level drop at the end of Silurian (Al-Husseini, 1991,1992; Sharland et al., 2001; Konert et al., 2001; Haq and Al-Qahtani, 2005); and (iii) impact of the Hercynian orogeny spanning from the Late Devonian up to the Carboniferous (Al-Hosseini, 1992; Sharland et al., 2001; Konert et al., 2001, Faqira et al., 2009).