O problema era que o servidor X tentava carregar o módulo NVIDIA GLX, e não o da GPU Intel.
Tudo o que você precisa fazer é adicionar a seção a seguir ao seu xorg.conf
:
Section "Module"
Load "/usr/lib64/xorg/modules/extensions/libglx.so"
EndSection
Após a reinicialização, o Gnome não será iniciado no modo de fallback e você poderá usar as duas GPUs.