煤层自燃以及煤层自燃后形成的烧变岩是世界上普遍存在一种的地质现象。鄂尔多斯盆地侏罗系是中国北方主要产煤的地层之一,在盆地东北部的东胜神山沟地区,侏罗系延安组和直罗组下部煤层在地质历史时期普遍发生自燃,因此研究区内烧变岩广泛发育。神山沟剖面位于鄂尔多斯盆地东北部东胜地区,依据前人研究基础,通过野外露头和岩性特征,认为神山沟剖面的烧变岩分为烧熔岩、烧烤岩、烘烤岩三大类,对其在露头剖面的表现特征进行了分类叙述;显微薄片显示白色烧变砂岩粒度中-细粒大小,磨圆度为次棱角状,碎屑成分以变质石英岩屑为主,还有少量的长石,其大部分被高岭石化,褐/红色烧变砂岩颗粒间可见黑色有机质,颗粒和填隙物被褐色铁质矿物交代。扫描电镜下显示烧熔岩中高岭石已全部转化之伊利石,烧烤岩和烘烤岩中可见高岭石、伊利石等粘土矿物,以及石英、长石、方解石、云母、独居石、锆石、磁铁矿等矿物。颗粒间分布有较多的直筒状孔洞,推测为烧变岩在燃烧过程中产生的气体通道。烧变岩的地球化学测试表明,东胜神山沟地区烧变岩中含有铟元素异常,在烧变过程中可能会产生分散元素的富集,具有可能的成矿潜力。烧变岩的稀土元素具有较为明显的轻稀土富集,重稀土亏损特点,配分模式显示沉积岩的特征,烧烤岩至烘烤岩的稀土元素总量随着烧变程度的减弱有逐渐增大的趋势。从微量元素来看,砂岩中Co含量相对较高,Ni、Cu、Pb变化相对较大,Sr相对亏损,Zr和Hf相对富集,显示了与一定的还原环境有关,推测为原始沉积环境所致,Mo、As、Fe、Th等微量元素含量的变化显示其经历了程度不等的烧变高温过程,导致了一些元素发生弱迁移和变化。经讨论认为鄂尔多斯盆地烧变岩的形成时代具有多期次特征,神山沟地区煤层自燃可能发生于第四纪。在地质历史时期,烧变岩在燃烧过程受古气候及煤层暴露程度的双重影响,神山沟地区烧变岩发育过程显示了由干旱到湿润的古气候变化,导致潜水面的升降,由此提出了煤层燃烧前后潜水面的变化模式。