Запуск 64битной виртуальной машины внутри виртуальной машины

Это абсолютно нормальное поведение. Вложенный запуск виртуальной машины внутри другой (nested virtualization), в том случае если в обоих случаях требуется аппаратная виртуализация (инструкции VMX, если мы говорим об Intel; и SVM, если мы говорим об AMD), до недавних пор — и об этом я скажу ниже — была невозможна.

В виртуальной машине аппаратные расширения виртуализации недоступны, в чём вы легко можете убедиться, проверив флаги процессора внутри виртуальной машины:

$ grep vmx /proc/cpuinfo   # для Intel
$ grep svm /proc/cpuinfo   # для AMD

Что безусловно возможно и будет работать, это использование для вложенной виртуализации такой системы виртуализации, которая не требует аппаратных расширений. Например, kqemu или xen в паравиртуальном режиме.

В новых процессорах появились расширения, позволяющие выполнять вложенную аппаратную виртуализацию. Одна из таких это VMCS Shadowing и EPT A/D bits (Extended Page Table Accessed and Dirty bits).

Поддержка на уровне процессора появилась в последнем Xeon'е (Intel® Xeon® E5-2600 v3) в конце 2014 года. Поддержка со стороны программного обеспечения появилась впервые в Xen 4.4.

Подробнее:

• Are you ready to innovate - four new Virtualization technologies on the latest Intel® Xeon! (англ.)
• Nested Virtualization in Xen (англ.)

Что касается VirtualBox, то он названные технологии не поддерживает, т.е. даже наличие соответствующего процессора у вас не исправило бы ситуацию. Подробнее:

• Ticket #4032 — Feature request — Nested Virtualization: VT-in-VT (англ.) — не обращайте внимание, что тикету уже больше 5 лет, обсуждение там продолжается, и в конце вы можете найти подробности о поддержке VMCS/EPT в VirtualBox, а точнее об её отсутствии