上蔵地区を過ぎると谷底が開け、南からくる青木川が左岸から合流して、小渋川は北へ向きを変える。さらにその先では北から流れてきた鹿塩川が右岸から合流する。青木川、鹿塩川と、両支流の合流点のあいだの小渋川はほぼ南北方向にまっすぐ流れているが、これは赤石構造線（赤石裂線）と呼ばれる地質構造線による谷である。赤石構造線は、日本列島を構成する東西の地質帯のズレによってできた構造谷で、水窪川、青崩峠、遠山川、地蔵峠、青木川、小渋川、鹿塩川、分杭峠、三峰川などがほぼ一直線に並んでいる。
小渋川と青木川の合流地点には、小渋川の流域・大鹿村でもっとも広い平地が形成されており、かつては「島川原」と呼ばれていた。特に小渋川右岸には住宅や公共機関などが集まり市街地が形成されている。両川に挟まれた三角地帯には、中央構造線博物館などが整備されている。
小渋橋.
大西山の崩壊.
下流.
小渋峡.
小渋ダム・小渋湖.
主な支流.
青木川.
赤石構造線は大きな断層帯になっており、左岸と右岸でははっきりと地質が異なっているのが大きな特徴である。構造線の右岸（東側）は結晶片岩であるのに対し、左岸（西側）は花崗岩、片麻岩、圧砕岩（鹿塩片麻岩）となっている。右岸（東側）は日本列島を構成する構造体のうち「外側」（外帯）の三波川変成帯に属し、左岸（西側）は「内側」（内帯）の領家変成帯に属している。
青木川沿いの地域はかつて豊富な木材の供給地となっていて、大規模な伐採が行われ、輸送路は索道や森林軌道で伊那電気鉄道（飯田線の前身）と接続されていた。
青木川では近年はイワナなどの放流により、レジャーとしての渓流釣りの人気地になっている。
鹿塩川.
鹿塩川（かしおがわ）は小渋川の支流である。中央構造線上の分杭峠に発し、構造線に沿って南流し、小渋川に合流する。この合流点で小渋川は西へ向きを変える。
鹿塩川の上流で、分杭峠の麓にあたる北川地区でも中央構造線の大露頭があり、天然記念物「大鹿村の中央構造線（北川露頭・安康露頭）」になっている。ここでは三波川帯の黄緑色の岩と領家帯の赤い鹿塩片麻岩（鹿塩マイロナイト）のくっきりとした境目を間近に見ることができ、一般人が中央構造線を容易に観察できる場所としては最良の地と評価されている。
四徳川.