Barva ametystu pochází z barevných center v křemeni. Ta vznikají při ozáření stopovým množstvím železa ( z přirozeného záření v horninách).
Fialová barva ve skle města duchů pochází z malého množství manganu ve skle, když bylo vystaveno ultrafialovému záření. Mangan se v letech 1860 až 1915 používal jako čiřící složka skla. Předtím se používalo olovo a následně selen.
Křemen běžně obsahuje stopová množství železa ( v rozmezí 10 až 100 částic železa na milion). Část tohoto železa se nachází v místech normálně obsazených křemíkem a část je intersticiální ( v místech, kde normálně není žádný atom). Železo je obvykle ve valenčním stavu +3.
Gamma záření ( z jaderného rozpadu v okolních horninách ) může vyrazit elektron z místa v mřížce železa a uložit elektron do intersticiálního železa. Toto železo +4 absorbuje určité vlnové délky (357 a 545 nanometrů) světla, což způsobuje ametystovou barvu. Musíte mít křemen, který obsahuje správné množství železa a pak je vystaven dostatečnému množství přírodního záření, aby se vytvořila barevná centra.
Barva ametystu byla prokázána jako důsledek záměny trojmocného železa (Fe+3) za křemík ve struktuře zářením za přítomnosti stopových prvků s velkým iontovým poloměrem a do jisté míry může být barva ametystu přirozeně důsledkem vytěsnění přechodných prvků i při nízké koncentraci železa.
Ametyst se vyskytuje v základních odstínech od světle růžovofialové až po tmavě fialovou. Ametyst může vykazovat jeden nebo oba sekundární odstíny, červený a modrý. Nejlepší odrůdy ametystu se nacházejí na Sibiři, Srí Lance, v Brazílii a na Dálném východě. Ideální třída se nazývá „Deep Siberian“ a má primární fialový odstín přibližně 75-80 %, s 15-20 % modrých a (v závislosti na zdroji světla) červených sekundárních odstínů.