Внешними факторами миграции являются температурный режим, давление, кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия среды.

Температурный режим. С повышением темпера­туры увеличивается миграционная способность элемен­тов, находящихся в растворах и расплавах, повышается скорость химических реакций (принцип Ле-Шателье).

Давление. При изучении гидротермальных, магма­тических и метаморфических процессов обязательно учи­тывают такой внешний фактор, как давление. В преде­лах же биосферы и почв давление существенного влия­ния не оказывает, т.к. значительного изменения его не наблюдается.

Кислотно-основные условия среды. Концентрация ионов Н⁺ также оказывает значительное влияние на вод­ную миграцию элементов в зоне гипергенеза. Этот фак­тор контролирует осаждение из растворов многих со­единений, коагуляцию коллоидов, влияет на поступление элементов в растения, на подвижность многих металлов (табл. 5).

Таблица 5

Значения рН начала осаждения гидрооксидов некоторых элементов из разбавленных растворов

Элемент	рН	Элемент	рН	Элемент	рН	Элемент	рН
Zr4+ Sn2+ Ce4+ Fe3+ Hg+ In3+ Th4+	2,0 3,0 2,7 2,48 3,0 3,4 3,5	Al3+ U6+ Cr3+ Cu2+ Fe2+ Be2+ Pb3+	4,1 4,2 5,3 5,3 5,5 5,7 6,0	Сd2+ Ni2+ Co2+ Y3+ Sm3+ Zn2+ Nd3+	6,7 6,7 6,8 6,8 6,8 7,0 7,0	Hg2+ Ce3+ La3+ Ag+ Mn2+ Mg2+	7,3 7,4 8,4 9,0 9,0 10,5

Образование комплексных анионов сильно осложня­ет эту картину. Например, рН осаждения UO₂(ОН)₂ 3,80–6,00 (в зависимости от концентрации урана в растворе). Т.е. при значениях рН выше 6,00 миграция UO₂²⁺ не долж­на происходить. Но известно, что уран в таких водах мигрирует. Это связано с образованием растворимых карбонатных комплексов. Для большинства металлов об­разование комплексных ионов повышает рН осаждения гидрооксидов и повышает растворимость вообще.

Nа, Са, К, Rb, Сs в земной коре не образуют гидроксидов и для их осаждения рН вод имеет лишь косвенное значение, как фактор, влияющий на сорбцию, раствори­мость солей и т.д.

Необходимо иметь в виду, что повышение температу­ры изменяет ионное произведение воды [H⁺] · [ОН^–] и при t=100°С в нейтральной среде рН=6,12, а при t=400 °С – 5,50, а, следовательно, изменяются в термальных водах и ра­створимости гидроксидов металлов.

4. Окислительно-восстановительные условия. Эти условия очень сильно влияют на миграцию элементов. Важнейшие окислители – О₂, Fе³⁺, Мn⁴⁺, восстановите­ли – S²⁺, Fе²⁺, Н₂.

В бескислородной обстановке (для почв – глеевая сре­да) увеличивается миграционная способность катионогенных элементов и уменьшается – анионогенных, ус­коряется разложение алюмосиликатов.

В восстановительной сероводородной среде Н₂S всту­пает в реакции со многими металлами, вызывая их осаж­дение из раствора. Восстановительная обстановка даже периодического характера в теплое время года сопро­вождается интенсивной миграцией соединений Fе, Мn, Со, Ni, Сu. При усилении анаэробной обстановки железо при­сутствует в болотных водах в виде Fе²⁺. Чем меньше доступ кислорода и ниже значения рН, тем выше под­вижность соединений железа. В периоды аэрации начи­нается переход Fе²⁺ в Fе³⁺ и интенсивное выпадение в осадок, накопление его соединений.

Особую роль в водной миграции играют коллоиды. Миграция в коллоидной форме характерна для гумуса, соединений Si, А1, Fе, Мn, Zг, Sn, Тi, V, Сr, Ni и многих дру­гих элементов. Одна из особенностей процесса сорбции на коллоидах – селективность. Состав сорбируемых веществ во многом определяется зарядом сорбента. Пре­имущественно сорбируются ионы, имеющие общую атом­ную группировку. Лучше сорбируются поливалентные, чем моновалентные ионы, а среди моновалентных – те, чей радиус больше.

Таким образом, физико-химическая миграция подчи­няется законам физики и химии и обусловливается та­кими процессами, как диффузия, растворение, осаждение, сорбция, десорбция и т.д. При этом она может проте­кать в ионной или коллоидной форме.

Интенсивность миграции выражается скоростью пе­рехода в подвижное состояние одного грамма вещества данного элемента:

(4)

где P_x– интенсивность миграции; В_х – число атомов элемента, перешедших в подвижное состояние; dВ_х /dt – число атомов элемента x, перешедших в подвижное состояние за время dt.

Чем больше величина В_x, тем меньше интенсивность миграции. Величина В_х зависит от кларка концентра­ции (К_k) элемента. При сходных химических свойствах элемент с меньшим К_k мигрирует интенсивнее.

Миграционная способность химических элементов различается очень значительно, но все же удается сгруппировать элементы по их подвижности. По этой классификации все элементы разделены на следующие 4 группы.

1. Литофильные – отличаются сродством к кислоро­ду и в условиях биосферы образуют минералы, представ­ленные оксидами, гидрооксидами, солями кислородных кислот. К их числу относятся 54 элемента и в первую очередь, это Si, Ti, S, Р, F, С1, А1, Nа, К, Са, Mg.

2. Халькофильные элементы – склонные давать соеди­нения с серой. Это – Сu, Рb, Zn, Сd, Аg, Мn, Fе и др.

3. Сидерофильные – растворяются в железных рас­плавах и дают соединения и сплавы с железом. Это – Fе, Ni, Со, Р, С, Pt, Мо, Аu, Sn.

4. Атмофилы – элементы, входящие в земную атмос­феру: Н, N, С, О, Не, Аr, Сl и др.

Также выделяют особую группу элементов – биофилов: С, Н, О, Р, N, S, С1, I; и в меньшей мере – В, Са, Мg, К, Na, Мn, V, Fе, Сu.

Конечно, в данной классификации есть много условного, наблюдаются взаимопроникновения (повторы), она характеризует поведение элементов преимуществен­но в жидких фазах (растворах), а также распределение элементов между твердыми и жидкими фазами.

Б.Б. Полынов (1933) вычислил условные единицы миграции элементов путем деления содержания компо­нента в горной породе на его количество в омывающих породы водах (табл. 6).

Таблица 6

Миграционная способность элементов

Компоненты	Средний хими­ческий состав кристалличе­ских горных пород, %	Средний хими­ческий состав растворенных веществ в во­дах, омываю­щих горные породы, %	Миграционная способность (условные еди­ницы)
SiO2	59,09	12,80	0,20
Al2O3	15,35	0,90	0,02
Fe2O3	7,29	0,40	0,04
Са2+	3,60	14,70	3,0
Мg2+	2,11	4,90	1,3
Nа+	2,97	9,50	2,4
К+	2,57	4,40	1,25
Cl–	0,05	6,75	100
SО42–	0,15	11,60	57
CO32–	–	36,50	∞

Это позволило ему объединить химические элементы по геохимической подвижности в группы, названные им рядами миграции (табл. 7).

Таблица 7

Миграционные ряды элементов в коре

Ряд элементов	Состав ряда	Показатель порядка величины миграции
Энергично выноси­мые	Cl, Br, I, S	2n · 10
Легко выносимые	Са, Na, K, Мg	n
Подвижные	Si(силикатов), P, Mn	2n · 10–1
Инертные	F, Al, Ti	2n · 10–2
Практически непод­вижные	Si(кварца)	2n · 10–3

Более подробная геохимическая классификации эле­ментов по особенностям их миграции в ландшафтах была дана А.И. Перельманом (табл. 8). В основе этой классификации лежит деление на воз­душные и водные мигранты. Первые мигрируют как в газообразном состоянии, так и с водным раствором. Вто­рые в газообразном состоянии не мигрируют или мигри­руют слабо. В классификации учтена зависимость миг­рационной способности химических элементов в разных окислительно-восстановительных средах.

Таблица 8

Геохимическая классификация элементов по особенностям их миграции

ВОЗДУШНЫЕ МИГРАНТЫ
Активные (образуют химические соединения)	Пассивные (не образуют химические соединения)
О, Н, С, N, I	Аr, Не, Nе, Кr, Хе, Rn
ВОДНЫЕ МИГРАНТЫ
Катионогенные	Анионогенные
Очень подвижные
Са, Nа, Мg, Sr, Rа	Cl, Вr, S, F, В
Слабо подвижные
К, Ва, Рb, Li, Ве, Cs, T	Si, Р, Gе, Sn, Sb, Аs
Подвижные и слабо подвижные в окислительной обстановке и инертные в сероводородной среде, осаждаются на щелочных барье­рах, мигрируют в окислительной обстановке
Zn, Сu, Ni, Сd	Hg, Ag, Bi
Подвижные и слабо подвижные в окислительной обстановке, инертные в восстановительной среде, осаждаются на сероводородных и глеевых барье­рах
V, Мо, Sе, U, Rе
Подвижные и слабо подвижные в восстановительной глеевой среде, инертные в окислительной и восстановительной сероводородной средах
Fe, Мn, Со
Мало подвижные в большинстве обстановок
Слабая миграция с органическими комплексами. Частично мигрируют в сильно кислой среде:	Частично мигрируют в щелочной среде:
Ti, Сr, Се, Nb, Y, La, Ga, Th, Sc, Sm, Gd	Zr, Nb, Та, W, Hf, Те, Тb, Но, Еu, Yb, In, Lu
Не образуют химических соединений (самородковое состояние)
Os, Pd, Ru, Pt, Au, Rh, Zr

Конечно, все эти классификации довольно условны и их следует воспринимать примерно так же, как и рас­пределение элементов по различным средам. Там выявляется общий тип распределения элементов по различ­ным оболочкам, но в конкретных средах могут сложиться совсем иные соотношения, не отвечающие среднему со­держанию. Точно так же и оценка подвижности элемен­тов дана в целом для биосферы как некая общая характеристика, тогда как в реальной природной обстановке могут складываться условия, резко изменяющие подвиж­ность химических элементов. Именно потому, что в клас­сификации А.И. Перельмана по возможности учтен этот фактор, она представляется более удачной для целей поч­воведения и более полезной для биогеохимии.

В почвенной среде главные факторы среды, влияющие на растворимость и подвижность элементов, следующие: рН среды, окислительно-восстановительный потенциал, наличие и свойства органического вещества, присут­ствие сопутствующих катионов и анионов, емкость по­глощения, минералогический состав.

Известны и почвы с рН до 10,00–11,00. Таковы содово-засоленные почвы, глубокие горизонты орошаемых почв. Таким образом, интервал рН достигает 8,00–11,00 единиц, в то же время для гидрооксидов трехвалентных металлов изменение рН на единицу вызывает изменение раствори­мости по катионам на 3 порядка. Для двухвалентных – на 2 порядка, а для одновалентных катионов – на порядок. Необходимо учитывать также, что в почвах низкие зна­чения рН, как правило, соответствуют промывному ре­жиму, и вполне реальным представляются в таких ус­ловиях вынос практически любых катионов, разрушение карбонатов и алюмосиликатов.