Im Rahmen des archäologischen Survey wurde ein Teil des Gebietes um Oymaağaç übersichtsmäßig geologisch kartiert und die Ergebnisse im Maßstab 1 : 25’000 dargestellt. Hierbei konnten paläozoische, mesozoische sowie känozoische Gesteinsserien ausgehalten werden. Für eine vergleichende Gesteinssammlung und petrologische Untersuchungen wurden die wichtigsten Gesteine beprobt.
Das Arbeitsgebiet liegt im südlichen Teil der Mittleren Pontiden im 25 km zu 15 km großen, im Tertiär gebildeten Sedimentbecken von Vezirköprü.
Geomorphologisch ist dieser Bereich durch eine Rumpffläche bei ca. 300 m NN gekennzeichnet, in die sich das jetzige Entwässerungssystem eingeschnitten hat. Das W’ Oymaağaç liegende Oymaağaç Dere-si entwässert nach N zum Kızılırmak und bildet eine Terrasse zwischen 230 und 200 m NN, die sich in die Nebentäler fortsetzt und in die sich die jüngsten Gerinne (Wadis) 2 bis 6 m tief eingeschnitten haben.
Die ältesten auskartierten Gesteine gehören zu einer niedriggradig metamorphen Phyllit-Sandstein-Serie des Paläozoikums, die W’ und NW’ von Oymaağaç ansteht. Bei den Phylliten konnte eine steilgestellte und kleinräumig verfaltete Folge sowie eine flach einfallende Folge unterschieden werden. Im W’ Teil des Arbeitsgebietes ist der Anteil an Sandsteinen höher. Die Abfolge steht im Kontakt zu schwarzen, tektonisch beanspruchten, z.T. gebankten, meist aber massigen Kalksteinen, die wahrscheinlich ebenfalls paläozoisch sind.
Im Gebiet E’ Oymaağaç stehen wahrscheinlich ins Mesozoikum zu stellende hellbraune massige Kalksteine an, die die meisten der bis zu 530 m NN hohen Hügelkuppen bilden. Diese Kalksteine sind tektonisch beansprucht und zeigen Spalten, die durch Carbonat verheilt sind.
Sedimente des Tertiärs bilden die Füllung des Sedimentbeckens von Vezirköprü, sind daher in der Umgebung von Oymaağaç weit verbreitet, und weisen eine Vielzahl von Gesteinstypen auf. Die Gipfel des Tepelice Tepe und des Kireçlikıran Tepe bestehen aus Tonsteinen mit Konglomerat-Lagen und gipshaltigen Sedimenten. Tonsteine, Sandsteine und Konglomerate, die in den Nebentälern N’ Oymaağaç anstehen, können beim derzeitigen Kenntnisstand noch keiner Einheit der Schichtabfolge mit Sicherheit zugeordnet werden. Erosionsrinnen in Kalkstein (Adatepe, Akören) sind mit einem Konglomerat mit carbonatischem Bindemittel verfüllt, wie es auch an anderen Stellen ansteht, so z.B. beim Oymaağaç Höyük. Auf den Gipfeln der Hügel bei ca. 260 m NN wurden bis 3 m mächtige graue Tonsteine abgelagert. Rotfärbungen der Böden weisen auf die tiefgründige Verwitterung des Tertiärs hin, die besonders Tone und die paläozoischen Phyllite erfaßt hat.
Im Pleistozän und Holozän wurden die flach von 230 m NN auf 210 m NN abfallenden Terrassen zunächst aufgeschüttet, später bis zu 6 m durch die jüngsten Gerinne wieder eingeschnitten.
Der Oymaağaç Höyük weist wahrscheinlich einen Felskern aus Kalkstein auf. Das im E des Höyük anstehende Konglomerat mit carbonatischem Bindemittel dürfte die Füllung eines Paläotales sein, das sich E’ des Höyük in die vorhandenen Gesteine eingeschnitten hat. Im E deutet ein kleines Vorkommen von Travertin auf eine ehemals vorhandene Grundwasserlinse.
Bei den den zwei im E liegenden großen Blöcken und meisten auf dem Oymaağaç Höyük gefundenen Arbeitssteinen handelt es sich um unterschiedliche Typen von Andesit oder Dacit, die aus größerer Entfernung herantransportiert worden sein müssen. Die nächstgelegenen Vorkommen von Andesit liegen etwa 10 km S’ Vezirköprü. Der bei Meseli SE’ Vezirköprü anstehende Elmalı-Andesit ist zwar einigen der Funde ähnlich, stimmt jedoch nach dem Gefüge mit keinem Fund exakt überein. Bei den konglomeratischen Sandsteinen, die für Arbeitssteine verwendet wurden, könnte es sich um lokale tertiäre Sedimente handeln, die jedoch noch nicht anstehend gefunden wurden. Ein Beil, das in der Flachsiedlung von Adatepe gefunden wurde, handelt es sich um grünen, veränderten Rhyolit oder Dacit, der als bis zu 15 cm große Geröllkomponente in tertiären Sedimenten auftritt, wie zB. am Dökme Tepe nahe Kayalı (Mah.).
Durch Verwitterung der Phyllite wird Ton gebildet, der zusammen mit Umlagerung von Tonen des Tertiärs in den Talauen abgelagert wird. Diese Sedimente und die mehrere m mächtigen Tone des Tertiärs sind mögliche Rohstoffe die Fertigung von für Lehmziegeln und Keramik. Eisenreiche Tone, die als Rohstoffe für Eisenverhüttung benötigt wurden, könnten aus den roten tertiären Verwitterungsdecken über Phyllit oder auch Spaltenfüllungen in Kalksteinen entstammen.
