Bismil ilçesi Tatlıçayır Mahallesi'nde 29 Temmuz 2014 tarihinde su seviyesinin düşmesiyle birlikte bir dere yatağında insan kalıntıları, kıyafetler ve çeşitli eşyalar bulundu. Yapılan incelemeler sonucunda, bu kemiklerin 17-23 yaş aralığında bir kadına ait olduğu belirlendi. Ancak, kimliğinin tespit edilememesi üzerine 13 Şubat 2015'te daimi arama kararı çıkarıldı.
Adalet Bakanlığı Ceza İşleri Genel Müdürlüğü bünyesinde Faili Meçhul Suçları Araştırma Daire Başkanlığı'nın kurulmasının ardından Dilek Kalkan’ın dosyası yeniden incelendi. Diyarbakır ve çevre illerde kayıp olarak aranan 144 kadına dair yapılan araştırmalarda, Dilek Kalkan’ın Mayıs 2013'te kaybolduğu tespit edildi. Olay yerinde bulunan kıyafetlerin, Kalkan’ın kaybolduğu sırada giydiği kıyafetlerle benzerlik göstermesi üzerine yapılan DNA incelemesi, kemiklerin Dilek Kalkan’a ait olduğunu ve annesi Şağı Kalkan ile yüzde 99,99 oranında uyumlu olduğunu ortaya koydu.
Soruşturma kapsamında Dilek Kalkan’ın kullandığı değerlendirilen iki GSM hattının HTS kayıtları incelendi. Kalkan’ın, Cuma Kaplan, Muhyettin Baranlı ve diğer bazı kişilerle yoğun iletişim halinde olduğu belirlendi. Tanık ifadelerine göre, Dilek Kalkan ile Cuma Kaplan arasında bir duygusal ilişki bulunmaktaydı ve Kalkan’ın Kaplan’dan hamile kaldığı yönünde bilgiler elde edildi. Sağlık kayıtlarında ise Dilek Kalkan’a 21 Mayıs 2013’te ‘gebe’ tanısı konulduğu tespit edildi.
Bilirkişi tarafından yapılan çalışmalar sonucunda, bazı şüphelilerin telefonlarının, Dilek Kalkan’ın kemiklerinin bulunduğu bölge ve çevresinde sinyal verdiği ortaya çıktı. HTS kayıtları, Adli Tıp raporları ve tanık ifadeleri gibi delillerin değerlendirilmesinin ardından, Cuma Kaplan ve Muhyettin Baranlı, Bismil Cumhuriyet Başsavcılığı’nın talimatıyla Diyarbakır JASAT ekipleri tarafından 11 Eylül’de gözaltına alındı. ‘Kadına karşı kasten öldürme’ suçlamasıyla adliyeye sevk edilen bu iki şüpheli, delil durumu ve beyanlar doğrultusunda tutuklama talebiyle hakimliğe sevk edildi ve tutuklandı. Diğer şüpheliler ise adli kontrol şartıyla serbest bırakıldı.
