Il colore dell’ametista deriva dai centri di colore nel quarzo. Questi sono creati quando tracce di ferro sono irradiate (dalla radiazione naturale nelle rocce).
Il colore viola nel vetro della città fantasma deriva da piccole quantità di manganese nel vetro quando è stato esposto alla luce ultravioletta. Il manganese è stato usato come ingrediente chiarificatore nel vetro dal 1860 al 1915. Prima di allora, veniva usato il piombo e successivamente il selenio.
Il quarzo contiene comunemente tracce di ferro (da 10 a 100 parti per milione di ferro). Parte di questo ferro si trova in siti normalmente occupati dal silicio e parte è interstiziale (in siti dove normalmente non c’è un atomo). Il ferro è solitamente nello stato di valenza +3.
La radiazione gamma (dal decadimento nucleare nelle rocce circostanti) può far cadere un elettrone da un sito del reticolo di ferro e depositare l’elettrone in un ferro interstiziale. Questo ferro +4 assorbe certe lunghezze d’onda (357 e 545 nanometri) della luce causando il colore ametista. È necessario avere del quarzo che contenga le giuste quantità di ferro e che poi sia sottoposto ad una radiazione naturale sufficiente a causare la formazione dei centri di colore.
È stato dimostrato che il colore dell’ametista deriva dalla sostituzione per irraggiamento del ferro trivalente (Fe+3) per il silicio nella struttura, in presenza di elementi in tracce di grande raggio ionico, e, in una certa misura, il colore dell’ametista può derivare naturalmente dallo spostamento di elementi di transizione anche se la concentrazione di ferro è bassa.
L’ametista si presenta in tonalità primarie da un viola rosato chiaro a un viola profondo. L’ametista può mostrare una o entrambe le tonalità secondarie, rosso e blu. Le migliori varietà di ametista si trovano in Siberia, Sri Lanka, Brasile e nel lontano Oriente. Il grado ideale è chiamato “Deep Siberian” e ha una tonalità viola primaria di circa il 75-80%, con il 15-20% di blu e (a seconda della fonte di luce) sfumature secondarie rosse.