Плотные разновидности кремнезема, которые объединяются под общим названием «халцедон», описывались как смесь мельчайших кристаллов кварца и гидратированного кремнезема в аморфной форме (опал). Однако сейчас считается, что халцедон полностью состоит из микрокристаллического кварца с субмикроскопическими порами, содержащими воду или разбавленные растворы солей. Эта разновидность кремнезема варьирует по цвету, внешнему облику и текстуре, что обусловило возникновение большого числа названий. В целом выделяют два основных типа: халцедон, для которого характерна конкреционная структура и сравнительно однообразная окраска, и агат, для которого типично полосчатое сложение с различной толщиной и окраской отдельных полос. Каждый тип в свою очередь подразделяется на ряд разновидностей, которым были даны свои собственные названия.

Халцедоном обычно называют образцы, имеющие сероватую окраску. Происхождение этого термина неясно. Возможно, он происходит от названия местности в Малой Азии — Халкедон. Современное значение это слово получило лишь в начале XVI в.

Карнеол, или сердолик (cornelian, или carnelian), представляет собой красноватую или желтоватокрасную разновидность халцедона. Название происходит от латинского слова cornum (кизил), употреблявшегося в средние века. Позже карнеолом стали называть также искусственно окрашенный розовый халцедон. Сард — коричневатая разновидность халцедона, но в Библии этим словом обозначался, повидимому, красный камень. Это название происходит от латинской формы греческого слова (Сардис) — название столицы Лидии в Малой Азии). Гелиотроп (кровавик) — зеленый халцедон с пятнами красного цвета. Одно время гелиотроп использовался как амулет: полагали, что он останавливает кровотечение. Яшма — непрозрачный тонкокристаллический агрегат кварца с большим количеством примесей, окрашенный в красный, желтый или бурый цвет. Для полосчатой яшмы характерно распределение различно окрашенных участков в виде полосок, а для египетской яшмы — в виде зон. Английское название яшмы — jasper — происходит от греческого слова, которое имеет восточное происхождение, но значение которого неизвестно. В древности этим словом обозначали другие камни, а именно полупрозрачный халцедон различной окраски, за исключением красной, причем наиболее ценились зеленые разности.

Часть камней, называемых «празем», представляет собой тусклый луковозеленый халцедон. Этим названием обозначают также кварц, окрашенный в зеленый цвет благодаря присутствию волокон актинолита. Хризопраз — яблочнозеленая разновидность халцедона, окрашенная окисью никеля. Плазма — яркозеленая разновидность халцедона, иногда испещренная белыми пятнами.

Кремень (flint) — непрозрачный темный халцедон, раскалывающийся на обломки с острыми режущими краями, что делало его особенно ценным для первобытного человека, который изготовлял из этих обломков оружие и предметы домашнего обихода. Благодаря способности давать искры при ударе о сталь, кремень широко использовался для извлечения огня во времена, предшествовавшие изобретению спичек и детонаторов. Роговик (hornstone) напоминает кремень, но более хрупок и не дает осколков со столь острыми краями. Английским словом chert обозначают кремнистую горную породу.

Выше мы отмечали, что химически халцедон представляет собой кремнезем, содержащий различное количество воды, но в нем всегда присутствуют некоторые примеси. Большинство халцедонов являются микроволокнистыми агрегатами, хотя встречаются и микрозернистые разновидности. Оптические свойства волокон не совпадают полностью с оптическими свойствами кварца. Однако рентгеноструктурные исследования показали, что халцедон сложен исключительно микрокристаллическим кварцем. При изучении халцедона с помощью электронного микроскопа удалось установить, что отдельные волокна представляют собой пучки еще более мелких кристаллов, оптические оси которых располагаются перпендикулярно удлинению волокон. Аномальные оптические и другие физические свойства возникают частично в связи с подобной структурой волокон, а частично в связи с наличием субмикроскопических пор. Бурый цвет большинства халцедонов связан, возможно, с рассеянием света этими порами, в которых содержится предположительно вода и которые обусловливают характерную для халцедона плотность в пределах от 2,58 до 2,64. Проведенные исследования не подтвердили предположения о присутствии в составе халцедонов опала. Показатели преломления (1,533—1,539) и двупреломление у халцедона ниже, чем у крупнокристаллического кварца, благодаря его криптопоровой структуре. Более низкие величины могут быть обусловлены явлением «двупреломления формы». В телах, сложенных анизотропными частицами в изотропной среде, двупреломление формы алгебраически суммируется с собственным преломлением частиц. Субпараллельные волокна кварца в халцедоне создают одноосное положительное двупреломление формы с оптической осью, параллельной удлинению волокон, и это понижает показатели преломления всего агрегата, в котором оптические оси кварца располагаются перпендикулярно удлинению волокон, как описано выше. Твердость халцедона около 7 по шкале Мооса. Халцедон и особенно кремень, если их тереть в темноте, испускают дождь искр — явление, известное под названием триболюминесценции.

Все разновидности халцедона более или менее пористые, что позволяет придавать им различную искусственную окраску. Сама по себе эта практика не вызывает возражений, так как попыток ввести покупателя в заблуждение при этом не отмечается. Но, к сожалению, продавцы склонны изобретать для такого материала названия, которые все же могут обмануть покупателя. Таковы, например, названия «эмеральдин», или «синий лунный камень», обозначающие халцедон, окрашенный в зеленый или синий цвет; «немецкая», «швейцарская» или «ложная ляпислазурь» для окрашенной в синий цвет яшмы; «хризопраз» для окрашенного в зеленый цвет агата. Эти названия ныне запрещены международным соглашением. Образцы, окрашенные в зеленый цвет раствором солей хрома, при разглядывании их через фильтр Челси кажутся красными и поэтому могут быть спутаны с изумрудом. Если же зеленая окраска придается соединениями никеля, такого явления не наблюдается.

Агат, являясь широко распространенным и довольно твердым материалом, находит применение в лабораторной практике. Из него изготовляют опорные призмы точных весов, пестики и ступки, шлифовальные порошки. Уже упоминалось о значении кремня для первобытного человека.

Халцедон встречается во всех районах земного шара. В настоящее время наибольшее количество халцедона добывается в области, простирающейся из северного Уругвая в бразильский штат Рио-Грандеду-Сул, в районе озера Верхнего, в ряде западных штатов США, в Индии и на Мадагаскаре. Хризопраз, окрашенный никелем, найден недавно на севере шт. Гояс в Бразилии, где он залегает в виде жил в серпентинитах, а также (в сходных условиях залегания) в Марльборо-Крик в Квинсленде в Австралии. Хризопраз, залегающий в виде жил в серпентинитах, давно известен в районе Собутки в Польше; этот хризопраз содержит до 1,23% NiO. Зеленый халцедон с западного крыла структуры Великой Дайки в Замбии содержит больше хрома, чем никеля. Синий халцедон встречается в полостях в андезитовых конгломератах на востоке Тайваня, а также в Намибии. Из окрестностей Бомбея и с западного побережья Индии происходят почти все разновидности декоративного халцедона — карнеол, гелиотроп, моховой агат, полосчатый агат, оникс и яшма. В прошлом гелиотроп добывался в больших количествах на острове Рам; некоторое количество его было найдено на Гебридских островах, а также в Шотландии.