Large igneous provinces (LIPs) are commonly associated with breakup of continents, and therefore, are a critical source of information to constrain paleocontinental reconstructions. We review the record of LIPs emplaced during the 1600–700 Ma interval. Regional-scale magmatic events at 1460, 1380, and 1280 Ma can be associated with the breakup of the proposed late-Paleoproterozoic supercontinent, Nuna (Columbia), events at 1300–900 Ma overlap with the assembly of Rodinia, and events at 825, 800, 780, 755, and possibly 720 Ma, are associated with the breakup of Rodinia. Furthermore, the extensional events at 1000 and 900 Ma are associated with breakups suggesting simultaneous assembly and breakup of different parts of the supercontinent. The possibility of spatially separated (independent) LIPs having the same age complicates the use of LIPs to constrain specific aspects of reconstructions. This study identifies such spatially separated but coeval LIPs at 1460, 1380, 1270, and 1115–1070 Ma (and possibly at 825, 780, and 755 Ma). Regionally grouped LIPs, possibly representing superplume events, are recognized at 825–755 Ma, and at 1280–1235 Ma. The use of the LIP record to assist the reconstruction of Rodinia will improve as numerous remaining poorly characterized magmatic units are dated using precise methods.

Concentrations of dykes of basic composition emplaced in the same igneous episode or along similar trends are known as mafic dyke swarms and they occur in a wide variety of environments and over a wide range of scales on Earth. Recent radar mapping of Venus has revealed families of linear features interpreted to be the surface expression of near-surface dyke swarms. The lack of significant erosion on Venus provides a view of the surface manifestation of dyke swarm emplacement, one which complements the terrestrial perspective of erosion to deeper levels. The goal of this review is to synthesize the information available on both planets in order to use the complementary and synergistic record of mafic dyke swarm emplacement to build toward a better understanding of this important phenomenon in planetary history. We focus on the formation and evolution of giant dyke swarms which cover tens to hundreds of thousands of square kilometres on both Earth and Venus. Mafic dyke swarms on Earth occur in a wide range of modes and are observed in environments ranging from volcanic edifices (e.g., Hawaii), to central complexes (e.g., Spanish Peaks Complex, USA; Ramon Swarm, Israel), spreading centres and ophiolite complexes, compressional plate boundaries in back-arc settings (Columbia River Basalts, USA) and in continent-continent collisions. One of the most impressive modes of occurrence is that linked to the formation and evolution of mantle plumes. Terrestrial examples include a giant radiating swarm covering 100° of azimuth (the Mackenzie swarm, Canada), a 360° giant radiating swarm (the Central Atlantic reconstructed swarm), deformed giant radiating swarms (the Matachewan swarm, Canada), rift-arm associated swarms (e.g., Grenville swarm, Canada; Yakutsk swarm, Siberia), and one consisting of widely separated dykes (e.g., the Abitibi swarm, Canada). We summarize the geometric, chemical and isotopic characteristics of terrestrial dyke swarms, including their size and geometry, ages, presence and absence of subswarms, and the relation between swarms of different ages. We also summarize the characteristics of individual dykes, examining dyke length and continuity, en echelon offsets, dyke bifurcation, dyke height, width and depth, dyke intrusion and cooling history, and evidence for flow directions. On Venus at least 163 large radiating lineament systems (radius generally > 100 km) composed of graben, fissure and fracture elements have been identified. On the basis of their structure, plan view geometry and volcanic associations, the radial elements of more than 70% of these are interpreted to have formed primarily through subsurface dyke swarm emplacement, with the remainder forming through uplift or some combination of these two mechanisms. These systems are essentially uneroded and provide a view of the surface characteristics of giant radial swarms prior to the erosion which commonly occurs on Earth. The individual graben, fissures and fractures of which the systems are composed are typically less than several kilometres in width and cluster near the centre, with fissures grading smoothly into fractures at greater distances to define the overall radial pattern. While the largest systems, like those on Earth, are thousands of kilometres in radius, the population average is about 325 km, and they generally do not extend to equal lengths in all directions. In their distal regions, however, the elements in 72% of the systems continue along a purely radial trend, while distal elements in the remaining 28% curve gradually into unidirectional, sub-parallel geometries, generally interpreted to be related to regional stress patterns. The radial systems have a strong association with volcanism; all but seven display some form of volcanic signature. A review of models of the emplacement of lateral dykes from magma chambers under constant (buffered) driving pressure conditions and declining (unbuffered) driving pressure conditions indicates that the two pressure scenarios lead to distinctly different styles of dyke emplacement. Emplacement of lateral dykes in the constant driving pressure (buffered) case, however, can produce dykes which have sizes and widths which are very large and independent of chamber size. On Earth, the characteristics of giant mafic dyke swarms such as the Mackenzie dyke swarm in Canada strongly suggest that they were emplaced in buffered conditions. On Earth, giant radiating dyke swarms are usually preserved as fan-shaped fragments which have been dismembered and distorted by subsequent plate tectonic rifting events. The abundant intact giant radiating swarms on Venus provide criteria by which fragmented terrestrial swarms can be reconstructed.

Large igneous provinces (LIPs) are high volume, short duration pulses of intraplate magmatism consisting mainly of flood basalts and their associated plumbing system, but also may include silicic components and carbonatites. Many LIPs have an associated radiating diabase dyke swarm, which typically converges on a cratonic margin, identifies a mantle plume centre, and is linked to breakup or attempted breakup to form that cratonic margin. We hypothesize that every major breakup margin in Canada can be associated with a LIP, and we attempt to identify this LIP. To this end, we focus mainly on high-precision age determinations and the distribution of diabase dyke swarms, which are uniquely valued for preserving the record of magmatic events. The analysis extends from the Phanerozoic to the Neoarchean, but our most complete information is for the Superior craton. There, events at 2.50–2.45, 2.22–2.17, and 2.12–2.08 Ga (LIP and plume) are linked with rifting and breakup or attempted breakup of the south-southeastern, northeastern, and southern margins, respectively. Events at 2.00–1.97 Ga are probably linked with the northern margin (Ungava promontory), while the Circum-Superior event at ca. 1.88 Ga is linked to the north to northwestern margins during a time of Manikewan Ocean closure. Similar linkages for other cratons of North America improve understanding of the breakup history to help identify which blocks were nearest neighbours to Canadian crustal blocks in Precambrian supercontinents. Such interpretations provide a framework for interpreting other geological features of these margins to further test models for the timing and location of breakup.

Large Igneous Provinces (LIPs) can have a significant global climatic effect as monitored by sedimentary trace and isotopic compositions that record paleo-seawater/atmosphere variations. Improved U-Pb dating (with better than 0.1 Myr resolution) for several LIPs is confirming a long-proposed mass extinction-LIP link. The most dramatic climatic effect is global warming due to greenhouse-gases from LIPs. Subsequent cooling (and even global glaciations) can be caused by CO2 drawdown through weathering of LIP-related basalts, and/or by sulphate aerosols. Additional kill mechanisms that can be associated with LIPs include oceanic anoxia, ocean acidification, sea level changes, toxic metal input, essential nutrient decrease, producing a complex web of catastrophic environmental effects. Notably, the size of a LIP is not the only important factor in contributuing to environmental impact. Of particular significance are the rate of effusion, and the abundance of LIP-produced pyroclastic material and volatile fluxes that reach the stratosphere. While flood basalt degassing (CO2, SO2, halogens) is important (and is also from associated silicic volcanism), a significant amount of these gases are released from volatile-rich sedimentary rocks (e.g. evaporites and coal horizons) heated by the intrusive component of LIPs. Feedbacks are important, such as global warming leading to destabilization of clathrates, consequent release of further greenhouse gases, and greater global warming. In the broadest sense LIPs can affect (or even induce) shifts between Icehouse, Greenhouse and Hothouse climatic states. However, the specific effects, their severity, and their time sequencing is specific to each LIP. Based on the robust array of environmental effects due to LIPs, as demonstrated in the Phanerozoic record, it is suggested that LIP events represent useful time markers in the Precambrian Era as proxies for some significant global environmental changes that are preserved in the sedimentary record.

The 1.78 Ga Xiong'er Volcanic Province (XVP) and coeval North China giant mafic Dyke Swarm (NCDS) are the most important magmatic events occurring after the amalgamation of the North China craton (NCC). The XVP consists of 3–7 km of extrusive volcanics and some feeder dykes/sills located along the southern margin of the NCC and extending over an area > 0.06 M km2. Compositions vary from basalt to rhyolite, but are predominantly intermediate in terms of silica content. There are also minor sedimentary intercalations and pyroclastic units. The sedimentary interlayers indicate an environment changing from continental-facies to oceanic-facies up-section. The XVP is characterized by fractional crystallization from an EM I type mantle source, and both continental arc (Andean-type) and rift environments have been proposed. The NCDS is widespread in the central NCC with an outcrop area > 0.1 M km2, and are exposed at variable depths up to 20 km (deepest in the north). Dyke compositions vary from basalt to andesite and dacite, but are dominantly mafic, and comprise two series of magmatism. Previous studies revealed that the NCDS recorded assimilation and fractional crystallization of an EM I type magma source, with a minor DM contribution in the younger magmas. Both syn-collisional and intra-continental anorogenic environments have been proposed. Spatial and petrogenic correlations suggest a cogenetic relationship between the NCDS and XVP, and considered together, they define a Large Igneous Province (LIP) of > 0.1 M km2 in area and > 0.1 M km3 in volume, which is also notable for its continuous compositional range from mafic to felsic (with no gap at intermediate compositions). The petrology is explained by a common magma source that undergoes a silica-poor and iron-enriched fractionation trend at depth followed by a silica-rich and iron-poor fractionation trend in shallow-level magma conduits (dykes) and surface lavas. A mantle plume is favored as the cause of this ∼ 1.78 Ga North China LIP.