Образуется халцедон в лавовых потоках, где в результате действия газов появляются шаровидные пустоты, постепенно заполняющиеся гелеобразным халцедоном. Впоследствии в халцедоновую студенистую массу проникают железистые растворы и хлориты. Со временем халцедоновые миндалины вымываются водами и скапливаются в россыпях в виде мелких и крупных желваков. Твердость халцедона 6.5—7, уд. вес 2.55—2.65, излом неровный, раковистый, спайность отсутствует. Халцедон обычно мутный, так как слагающие его микроволокнистые кристаллы сильно рассеивают свет.
В семейство халцедона кроме наиболее распространенных и известных сердолика и агата входит радужный агат, в тонких пластинках которого проходящий свет играет цветами радуги. Моховой агат — одна из наиболее причудливых по рисунку разновидностей халцедона — встречается в жеодах и миндалинах, где вследствие особых условий кристаллизации и включений хлорита халцедон приобретает затейливые очертания мха, трав, кустов и целых зарослей деревьев.
Халцедон, окрашенный солями никеля в зеленый, голубой и голубовато-синие цвета, называется соответственно плазмой, сапфирином и хризопразом. Гелиотроп, или стефанов камень, поразительно красив благодаря тому, что по поверхности халцедона сочного зеленого цвета рассыпаны красные пятна окислов железа (гематита).
Известен халцедон с включениями пузырьков жидкости — «энгидрос». Бесцветный или серо-голубой халцедон с дендритами называется дендритовым халцедоном, или моккаштейном.
Разновидность халцедона, внешне напоминающая слоновую кость, называется кахолонгом. Этот мутный молочно-белый или белый минерал, вероятно, получил свое название от р. Кахи, так как по-калмыцки «холонг» значит камень. Однако возможно, что это название пришло к нам из Монголии, где слово «кашилон» означает «прекрасный камень».
К разновидностям халцедона относится и переливт, известный камнерезам с давних пор. Цвет его белый с желтоватыми просвечивающими волнистыми полосами, красиво переливающимися. Его месторождения известны на Урале.
Как уже упоминалось, самыми распространенными и известными разновидностями халцедона являются агат и сердолик.
Агат — это халцедон с зональной окраской преимущественно белых и серых тонов, с причудливо изогнутыми концентрически расположенными полосами. Свое название агат получил от р. Ахатос на о-ве Сицилия, где его добывали еще древние римляне. Тонкополосчатая разновидность агата особенно ценится в ювелирном деле.
Грубополосчатую ленточную разновидность агата называют ониксом (от греческого слова «оникс» — ноготь). Ониксы отличаются чередованием белых полос с эффектно окрашенными серыми, красными, бурыми, синеватыми и черными полосами. Известная разновидность агата, окрашенного в темно-красные, красновато-оранжевые или светло-оранжевые до ярко-желтых оттенков тона, называется карнеолом от латинского слова «карнес» (мясо). Очень сходен с карнеолом другой однородно окрашенный агат, называемый сардером. В нем также наблюдается постепенная смена окраски от красной до бурой и коричневой с красноватым просвечиванием, и провести четкую границу между карнеолом и сардером затруднительно.
В течение многих столетий агат был любимым материалом мастеров-камнерезов и ювелиров. Еще в Древнем Египте из агата вырезали бусы, священные изображения скарабеев. В Ассирии и Вавилоне появляются агатовые амулеты и печатки. Высокое мастерство в изготовлении поделок из агата проявили древние греки и римляне, которые создавали из него прекрасные статуэтки, перстни, амулеты и даже предметы домашнего обихода.
Естественный агат имеет множество цветных разновидностей, кроме черной, поэтому бытующее среди любителей камня представление о существовании в природе черного агата ошибочно. Только искусственно окрашенный агат бывает черным. Вообще же агаты легко окрашиваются потому, что при постепенном заполнении шаровидных пустот в лавовых потоках они отлагаются концентрическими слоями от поверхности к центру миндалин и образуют чередование лентообразных полос, попеременно легко и трудно проницаемых для пигментов. Вследствие этого жидкости, содержащие пигменты, впитываясь в плотные и пористые слои, окрашивают их с разной интенсивностью.