La Falla del Mar de Mármara es la prolongación occidental sumergida de la Falla Norte de Anatolia, que discurre de este a oeste por el fondo del mar que separa la Turquía europea de la asiática. Es un sistema de desgarre dextral en el que el bloque de Anatolia se desliza hacia el oeste junto a Eurasia a razón de unos 2 a 2,5 centímetros al año, trasladando la tensión acumulada justo bajo una de las mayores ciudades del mundo.
El segmento principal de Mármara incluye un tramo bloqueado frente a la costa de Estambul que no ha roto desde 1766, formando una reconocida brecha sísmica. Los terremotos del siglo XX avanzaron progresivamente hacia el oeste a lo largo de la Falla Norte de Anatolia, desde Erzincan en 1939 hacia la región de Mármara, cargando de tensión este último tramo sin romper.
El terremoto de İzmit de 1999 (magnitud 7,6) golpeó el borde oriental del mar, causó más de 17.000 muertos y rompió hasta el límite mismo de la brecha. Los sismólogos estiman una alta probabilidad de un terremoto de magnitud superior a 7 bajo el Mármara en las próximas décadas, lo que la convierte en una de las fallas más vigiladas y temidas del planeta.