Die Farbe im Amethyst kommt von Farbzentren im Quarz. Diese entstehen, wenn Spuren von Eisen bestrahlt werden (durch die natürliche Strahlung im Gestein).
Die violette Farbe im Geisterstadtglas stammt von kleinen Mengen Mangan im Glas, wenn es ultraviolettem Licht ausgesetzt wurde. Mangan wurde von 1860 bis 1915 als klärender Bestandteil von Glas verwendet. Davor wurde Blei und danach Selen verwendet.
Quarz enthält in der Regel Spuren von Eisen (im Bereich von 10 bis 100 Teilen pro Million). Ein Teil dieses Eisens befindet sich an Stellen, die normalerweise von Silicium besetzt sind, und ein anderer Teil befindet sich in den Zwischenräumen (an Stellen, an denen sich normalerweise kein Atom befindet). Das Eisen befindet sich in der Regel im +3-Valenzzustand.
Gammastrahlung (aus dem Kernzerfall in den umgebenden Gesteinen) kann ein Elektron aus einem Eisengitterplatz herausschlagen und das Elektron in einem interstitiellen Eisen deponieren. Dieses +4-Eisen absorbiert bestimmte Wellenlängen (357 und 545 Nanometer) des Lichts, wodurch die Amethystfarbe entsteht. Man braucht Quarz, der die richtigen Mengen an Eisen enthält und dann genügend natürlicher Strahlung ausgesetzt wird, damit sich die Farbzentren bilden.
Die Farbe des Amethysts ist nachweislich das Ergebnis der Substitution von Silizium durch dreiwertiges Eisen (Fe+3) in der Struktur durch Bestrahlung in Gegenwart von Spurenelementen mit großem Ionenradius, und bis zu einem gewissen Grad kann die Amethystfarbe auf natürliche Weise durch die Verdrängung von Übergangselementen entstehen, selbst wenn die Eisenkonzentration niedrig ist.
Amethyst kommt in primären Farbtönen vor, die von einem hellen, rosafarbenen Violett bis zu einem tiefen Violett reichen. Amethyst kann einen oder beide Sekundärfarbtöne, rot und blau, aufweisen. Die besten Amethystsorten findet man in Sibirien, Sri Lanka, Brasilien und im Fernen Osten. Die ideale Sorte wird als „Deep Siberian“ bezeichnet und hat einen primären violetten Farbton von etwa 75-80 % mit 15-20 % blauen und (je nach Lichtquelle) roten Sekundärtönen.