К слову, виной может быть и
сегфолт воркера php-fpm. Например, в случае бесконечной рекурсии. В таком случае, в логах ни php-fpm, ни вашего веб-сервера, вы ничего, указывающего на ошибку, найти не сможете, будет что-то вроде:
2014/10/31 05:38:26 [error] 17743#0: *7174 upstream prematurely closed connection while reading response header from upstream, client: 127.0.0.1, server: localhost, request: "GET / HTTP/1.1", upstream: "fastcgi://127.0.0.1:9000", host: "localhost"
Подробности такой ошибки придётся искать в core-dump-е (если их сохранение предусмотрено и заранее настроено в ОС), но процесс это не очень простой и требующий определенной подготовки.
Наверное, проще воспроизвести эту ошибку на стенде и попытаться ее локализовать.