@kbulgrien: Na verdade, porque o NGINX está capturando seus próprios registros corretamente.
Eu tive que fazer uma solução para esse problema. Eu criei um bloco RequestDeny onde eu enviei solicitações que foram 403 negadas pelo mod_security. Neste bloco eu formatei os logs da maneira que eu queria, assim foi fácil capturar o endereço IP da requisição rejeitada.
Eu sei que é melhor ter o mod_security gravando seus logs corretamente, mas quando você não sabe uma maneira melhor de fazê-lo pode ajudar e assim foi por mim:)