Eu atualizei para o kernel 4.2 a partir de backports e atualizei meus drivers nvidia para 355 com patch de nvidia forums para compilação com dependência 4.2.
O problema desapareceu.
Também adiciono informações adicionais sobre o problema aqui:
O glxgears comporta-se estranhamente mostrando exatamente 60 FPS como o VSYNC ativado, mas "Sync to VBlank" ainda está desmarcado na configuração da nvidia.
Antes disso, os glxgears mostravam quase 18000 FPS sem especificar explicitamente vblank_mode = 0:
vblank_mode=0 glxgears
fornece o mesmo aproximadamente 18000 FPS.