Para responder explicitamente às suas perguntas:
Q: What hope do I have of repairing these systems?
A: Quite good since the fs is readable, but I'd plan on abandoning the current hard drive(s).
Q: Separately, what went wrong?
A: Unless you can definitively diagnose a hardware error (likely), you'll probably never know. You don't mention if you've looked for low-level I/O errors in the system log.
Como os sistemas de arquivos funcionam antes do fsck, eu estenderei o VG com um novo volume físico (um disco rígido novo e confiável real), defino um novo LV no novo PV, copie e retire a unidade antiga ( s), ou pelo menos executar os diagnósticos do fabricante, limpe & reformatar.